В мире, где материя царит, а антивещество остается загадкой, физики совершили прорыв, наблюдая редчайший образец антивещественного ядра – антигиперводород-4. Это открытие, сделанное коллаборацией STAR на релятивистском коллайдере тяжелых ионов RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории США, приближает нас к разгадке тайн дисбаланса вещества и антивещества во Вселенной.
Антивещество: Зеркало Материи
Представьте себе мир, где законы физики работают зеркально. В этом мире протоны заменены антипротонами, нейтроны – антинейтронами, а электроны – позитронами. Таков мир антивещества – отражение нашего собственного, но с противоположными электрическими зарядами. Именно в этом мире, существующем параллельно нашему, физики обнаружили антигиперводород-4.
Как подчеркнул Цзюньлинь Ву, аспирант Университета Ланьчжоу и Китайского института современной физики, «наше понимание вещества и антивещества таково, что за исключением электрического заряда, они обладают идентичными свойствами: массой, временем жизни до распада и взаимодействиями. Однако Вселенная, которую мы наблюдаем, состоит в основном из материи, а не из ее антивещественного аналога, хотя считается, что оба вида были созданы в равных количествах во время Большого взрыва.»
Поиск Ответа на Великую Загадку
Вопрос о том, почему материя преобладает над антивеществом, остается одним из самых фундаментальных в современной физике. Открытие новых антивещественных частиц – это ключевой шаг к решению этой загадки. Антигиперводород-4, состоящий из антипротона, двух антинейтронов и антиламбда-частицы (антигиперона), является очередным этапом в этом исследовании.
Доктор Хао Цю, научный сотрудник Института современной физики, поясняет: «Для изучения асимметрии вещества и антивещества первым шагом является открытие новых частиц антивещества. Именно такая логика лежит в основе этого исследования.»
Антигиперводород-4: Редчайшее Соединение
Наблюдение антигиперводорода-4 – событие редкое и невероятно сложное. Для его образования необходимо, чтобы четыре частицы – антипротон, два антинейтрона и антиламбда – оказались в нужном месте, двигались в одном направлении и объединились во временное состояние.
«Только случайно эти четыре составляющие частиц возникают в результате столкновений RHIC достаточно близко друг к другу, чтобы они могли объединиться и сформировать это антигипернуклеус,» – говорит Лиджуан Руан, физик из Брукхейвенской лаборатории и представитель STAR Collaboration.
Поиск Внутри Огненного Шарика
Физики STAR использовали уникальный метод: они изучали следы распада антигиперводорода-4. Одним из продуктов этого распада является уже известное ядро антигелия-4, а другим – пион (pi+), положительно заряженная частица.
“Поскольку антигелий-4 был ранее обнаружен в STAR, мы применили тот же метод, чтобы зафиксировать эти события и реконструировать их с помощью траекторий pi+, чтобы найти эти elusive частицы,” – поясняет Ву.
В результате анализа миллиардов столкновений RHIC, где образуется множество пионов, исследователи обнаружили 22 потенциальных случая распада антигиперводорода-4. После исключения фона и случайных совпадений осталось около 16 подтвержденных событий.
Симметрия: Подтверждение Моделей
Это открытие позволило ученым сравнить время жизни антигиперводорода-4 с временем жизни его материального аналога – гипервод-4. Сравнение также проводилось для другой пары материя-антивещество: антигипертритона и гипертритона.
Результаты показали, что нет существенных различий в времени жизни между этими парами. Эмили Дакворт, докторант Кентского государственного университета, отмечает: «Эксперименты подтвердили сильную симметрию. Физики сходятся во мнении, что нарушение этой симметрии было бы крайне редким явлением и не могло бы объяснить дисбаланс вещества и антивещества во Вселенной.»
Таким образом, наблюдение антигиперводорода-4 – это не только открытие уникальной частицы, но и важный шаг в подтверждении существующих моделей физики и понимании фундаментальных свойств материи и антивещества.
