Ученые, изучающие треки частиц, вытекающих из шести миллиардов столкновений атомных ядер на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) — «атомном ускорителе», воссоздающем условия ранней Вселенной, — обнаружили новый вид ядра антиматерии. Состоящие из четырех частиц антиматерии — антипротона, двух антинейтронов и одного антигиперона — эти экзотические антиядра известны как антигиперводород-4, пишет Phys.org.
Участники RHIC's STAR Collaboration сделали открытие, используя свой детектор частиц размером с дом для анализа деталей фрагментов столкновения. Они уже использовали эти экзотические античастицы для поиска различий между материей и антиматерией.
«Наши физические знания о материи и антиматерии таковы, что, за исключением наличия противоположных электрических зарядов, антиматерия имеет те же свойства, что и материя — ту же массу, то же время жизни до распада и те же взаимодействия», — комментирует сотрудник STAR Цзюньлинь Ву. Но реальность такова, что наша Вселенная состоит из материи, а не из антиматерии, хотя считается, что обе они были созданы в равных количествах во время Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад.
Чтобы найти антигиперводород-4, физики изучили треки частиц, на которые распадается нестабильное антигиперядро. Одним из продуктов распада является ранее обнаруженное ядро антигелия-4, другим — простая положительно заряженная частица под названием пион (pi+).
«Поскольку антигелий-4 уже был обнаружен в STAR, мы использовали тот же метод, который применялся ранее, чтобы выделить эти события, а затем реконструировали их с помощью pi+ треков, чтобы найти эти частицы», — комментирует Ву.
Команда STAR упорно трудилась, чтобы исключить фон всех других потенциальных партнеров по паре распада. В конце концов, их анализ выявил 22 события-кандидата с предполагаемым фоновым числом 6,4.
«Это означает, что около шести кандидатов, которые выглядят как распады антигипергидрогена-4, могут быть просто случайным шумом», — уточняет Эмили Дакворт, докторант Университета штата Кент, чья роль заключалась в том, чтобы гарантировать, что компьютерный код, используемый для просеивания всех событий и выделения сигналов, был написан правильно.
Вычитание этого фона из 22 дает физикам уверенность в том, что они обнаружили около 16 реальных ядер антигиперводорода-4. Результат оказался достаточно значительным, чтобы команда STAR смогла провести прямые сравнения материи и антиматерии. Ученые сопоставили время жизни антигиперводорода-4 с временем жизни гиперводорода-4, который состоит из обычных разновидностей материи тех же строительных блоков. Они также сравнили время жизни для другой пары материя-антиматерия: антигипертритона и гипертритона. Ни один из них не показал существенной разницы, что не удивило ученых.
«Если бы мы увидели нарушение симметрии, нам, по сути, пришлось бы выбросить в окно многое из того, что мы знаем о физике», — отмечает эксперт. В будущем ученые планируют измерить разницу масс между частицами и античастицами.
Ранее физики придумали, как объединить обычный интернет с квантовым.