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从来发现的最重的反物质粒子可能把持我们宇宙起源的秘密

2024-08-23 11:26阅读：

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从来发现的最重的反物质粒子可能把持我们宇宙起源的秘密
By Ben Turner
published 18 hours ago
Particle Physics
新发现的叫反超氢-4的反粒子，可能有一个与它的物质对手潜在的不平衡，可能帮助科学家了解我们的宇宙如何成了的。
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艺术家的描绘一个反超氢-
4反物质核被从两个金原子核碰撞产生的插图。(Image credit: Institute of Modern Physics, China)
科学家们已经发现了从来探测到的潜伏在一个粒子加速器中的最重的反物质原子核。
叫反超氢-4的反物质重量被一个反质子、两个反中子和一个反超子（一种包含一个奇夸克的重子）组成。在纽约布鲁克海文国家实验室的物理学家在来自相对论重阳离子对撞机（RHIC）的60亿次碰撞的粒子轨迹中发现了这种反物质的痕迹。
通过研究这种奇怪的粒子，物理学家希望来发现物质和反物质之间的一些关键差异，这可能帮助解释为什么我们的宇宙现在充满有物质，鉴于反物质在时间的开始以等量被创造。研究人员于8月21日在《自然》杂志上发表了他们的发现。
该研究的合著者、中国兰州大学核物理系和现代物理研究所的研究生吴俊林在一份声明中说，“我们的关于物质和反物质的物理知识是除了有相反的电荷，反物质有与物质相同的属性——相同的质量、相同的衰变前寿命和相同的相互作用，为什么我们的宇宙被物质统治仍然是一个问题，而我们不知道完整的答案”。
按照宇宙学的标准模型，大爆炸后年轻的宇宙是一个物质和反物质粒子的翻滚的等离子体汤，蹦入存在并靠彼此接触湮灭。
理论预测在等离子体汤中的物质和反物质应该已经完全的彼此湮灭。但科学家们相信一些未知的不平衡使来产生物质多于反物质成为可能，救宇宙免于自我毁灭。
为调查什么已经造成这种不平衡，这项新研究背后的研究人员从一个微型大爆炸仿真器产生了反物质粒子。相对论重阳离子对撞机将数十亿个重阳离子（剥夺了它们的电子的原子核）掷向彼此，创造等离子体汤从中我们宇宙的原始元素短暂的浮现、结合然后衰变。
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为从等离子体海中钓出新的粒子，物理学家们搜索了随离子衰变或转化为其他粒子做出的告密的痕迹。通过从数十亿次碰撞事件再追溯这些粒子的轨迹，研究人员发现了大约16个反超氢-4原子核。
研究人员发现了超氢-4和它的反物质对手反超氢-4似乎一眨眼消失了。但物理学家没有发现它们的寿命之间一个显著差异，表明我们的描述这两种粒子的最佳模型是正确的。
该研究的合著者肯特州立大学博士生艾米列达克沃斯（Emilie Duckworth）在声明中说，“如果我们要看到一个对称性的违反（这种特殊的），基本上我们必须把我们知道关于物理学的很多的抛出窗外”。
科学家们的下一步将是比较反粒子和它们的粒子对手的质量，他们希望这能揭示一些至于我们的物质重宇宙如何成了的线索。
https://www.livescience.com/physics-mathematics/particle-physics/scientists-discover-the-heaviest-antimatter-particle-ever-and-it-could-hold-secrets-to-our-universes-origins

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