中國科學家發現迄今最重反物質超核“反超氫-4”

adminkey 2024-10-30 美食 701 次浏览 0个评论

香港新聞網8月22日電近日，中國科學院近代物理研究所等機構的科研人員通過參與一項國際合作實驗研究，發現了一種新的反物質超核——反超氫-4，這是目前科學家在實驗上觀測到的最重的反物質超核。

這一發現使人們在反物質及正反物質對稱性的探索方面又邁出了重要一步。相關研究成果於北京時間8月21日在國際學術期刊《自然》（Nature）上發表。

反氦-4與π+介子不變質量譜中的反超氫-4信號（圖源：中國科學院近代物理研究所網站）

什麼是正物質和反物質呢？

當前的物理學知識認為物質和反物質的性質是對稱的，在宇宙誕生之初應該存在等量的正物質和反物質。幸運的是，某種神秘的物理機制導致了早期宇宙中正反物質數量極小的不對稱，在絕大部分正反物質湮滅後，約百億分之一的正物質得以存活下來，構成了今天的物質世界，并成為人類文明誕生和存在的基礎。

是什麼原因造成了宇宙中正反物質數量的差別？要回答這個懸而未決的問題，一個重要的思路是在實驗室中製造新的反物質并研究它們的性質。

反物質非常罕見，而由若干反重子進一步組合形成的反物質原子核和反物質超核（即包含Lambda等超子的原子核），則更加難以產生。自1928年狄拉克方程的“負能量解”預示反物質的存在以來，近一個世紀，科學家僅發現了6種反物質（超）核。

此次發現的反超氫-4是在相對論重離子碰撞實驗中產生的。位於美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機（RHIC），能將重離子束加速至接近光速并使其對撞，在實驗室中模擬宇宙早期大爆炸的狀態。這種對撞能產生幾萬億度的高溫火球，包含幾乎等量的正物質與反物質。火球迅速膨脹、冷卻，使得一部分反物質有機會逃離與正物質湮滅的命運，被環繞對撞點的STAR實驗探測器觀測到。