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欧洲核子研究中心实验证实反超氦-4形成理论

2025-04-15 08:57     来源:中国核技术网     欧洲核子研究中心 氦-4 原子核

4月14日,塔斯社报道称,欧洲核子研究中心(CERN)物理学家通过观测新发现的反超氦-4(迄今最重反物质)形成过程,在重粒子碰撞实验中验证了两种主流反超氦-4形成理论。相关研究成果发表于《物理评论快报》,证实了统计热力学模型(SHM)的有效性。

研究团队利用ALICE探测器,在大型强子对撞机(LHC)铅核碰撞实验中首次追踪反超氦-4的形成路径,并精确测量其质量与形成频率。实验数据显示,超氦-4与反超氦-4粒子的生成概率高度一致,与SHM理论预测结果吻合。这一发现为揭示宇宙物质与反物质不对称性提供了关键实验依据。

该现象源于2018年12月LHC实验数据。当时,CERN科学家将铅离子加速至超高速后,以5太电子伏特(TeV)能量对撞。理论计算表明,此能量足以产生超重反物质粒子,促使团队通过ALICE探测器数据筛查反超氦-4的生成痕迹。反超氦-4由两个反质子、一个反中子及反λ重子构成,其结构与氦-4原子相似但粒子组成不同。

为验证理论预测,研究团队基于SHM与竞争模型(CM)计算了铅核碰撞中反超氦-4与超氦-4的生成量、质量及其他特性。结果显示,尽管SHM模型相对简化,但其预测精度显著优于CM模型。此外,研究指出,计算过程中需纳入反超氦-4等重反物质粒子的激发态,这一因素可能影响粒子生成概率。

目前,ALICE团队正联合LHC、相对论重离子对撞机(RHIC)等设施,持续收集重离子碰撞数据以验证上述结论。科学家期望,通过完善相关理论模型,能加速重反物质粒子的搜索进程,并最终阐明宇宙早期物质与反物质数量失衡的成因。



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