我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今最重反物質(zhì)超核
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所仇浩研究員團(tuán)隊(duì)在相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)上的STAR實(shí)驗(yàn)中取得了重大突破，首次觀測(cè)到了迄今為止最重的反物質(zhì)超核——反物質(zhì)超氫-4核，這一發(fā)現(xiàn)不僅為物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱性的研究提供了新的視角，也開(kāi)創(chuàng)了反奇異反核物質(zhì)研究的先河。相關(guān)成果于近日發(fā)表在《自然》雜志上。
物質(zhì)與反物質(zhì)的不對(duì)稱性，即宇宙中物質(zhì)遠(yuǎn)多于反物質(zhì)的現(xiàn)象，是宇宙學(xué)中的一個(gè)基本謎題。這種不對(duì)稱性是構(gòu)成我們今天所知的物質(zhì)世界的基礎(chǔ)。在宇宙大爆炸初期，物質(zhì)和反物質(zhì)應(yīng)該是成對(duì)產(chǎn)生的，但為何在隨后的演化過(guò)程中，反物質(zhì)幾乎消失殆盡，而物質(zhì)卻占據(jù)了主導(dǎo)地位，至今仍是一個(gè)未解之謎。
為了解開(kāi)這一謎題，科學(xué)家們利用高能核物理實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬宇宙大爆炸后的極端條件。相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)位于美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，是研究此類現(xiàn)象的理想工具。RHIC能夠產(chǎn)生高溫、高密度的夸克-膠子等離子體，這種物質(zhì)狀態(tài)與宇宙大爆炸后微秒級(jí)的條件相似。
STAR實(shí)驗(yàn)是RHIC上的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，旨在通過(guò)高能核-核碰撞來(lái)研究物質(zhì)的極端狀態(tài)及其性質(zhì)。仇浩研究員團(tuán)隊(duì)正是利用STAR實(shí)驗(yàn)，在海量數(shù)據(jù)中尋找反物質(zhì)超核的蹤跡。
反物質(zhì)超氫-4核是由一個(gè)反Λ超子、一個(gè)反質(zhì)子和兩個(gè)反中子組成的束縛態(tài)。這種反物質(zhì)超核的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著人類在反物質(zhì)研究領(lǐng)域邁出了重要一步。通過(guò)STAR實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們觀測(cè)到了這種反物質(zhì)超核的兩體衰變過(guò)程，并成功確認(rèn)了其存在。
在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們共獲得了15.6個(gè)候選的反物質(zhì)超氫-4核事件，同時(shí)估計(jì)背景計(jì)數(shù)為6.4個(gè)。這一發(fā)現(xiàn)不僅驗(yàn)證了物質(zhì)與反物質(zhì)在微觀尺度上的對(duì)稱性，也為進(jìn)一步研究反物質(zhì)核的性質(zhì)和產(chǎn)生機(jī)制提供了寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
反物質(zhì)超氫-4核的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了我們對(duì)反物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，也為理解物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱性提供了新的線索。科學(xué)家們計(jì)劃進(jìn)一步測(cè)量反物質(zhì)超氫-4核的壽命，并將其與對(duì)應(yīng)物質(zhì)超核的壽命進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)物質(zhì)與反物質(zhì)之間的對(duì)稱性。
此外，這一發(fā)現(xiàn)還開(kāi)啟了反奇異反核物質(zhì)研究的新篇章。反奇異夸克的存在，使得反物質(zhì)超核具有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為探索核物質(zhì)的新維度提供了可能。未來(lái)，科學(xué)家們將繼續(xù)利用RHIC等先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，深入研究反物質(zhì)核的性質(zhì)和產(chǎn)生機(jī)制，以期揭示更多關(guān)于宇宙起源和演化的秘密。
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