Sciencemag.cz
Doporučujeme
Projekt ALICE zachytil hned dvojnásobně exotickou formu hmoty.
Srážky těžkých iontů ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC) vytvářejí kvark-gluonové plazma, horké a husté skupenství hmoty, o němž se předpokládá, že vyplňovalo vesmír přibližně jednu miliontinu sekundy po velkém třesku. Srážky těžkých iontů také vytvářejí vhodné podmínky pro produkci atomových jader a exotických hyperjader, stejně jako jejich protějšků z antihmoty včetně antihyperjader.
Hyperjádra jsou exotická jádra tvořená směsí protonů, neutronů a hyperonů, přičemž hyperony jsou nestabilní částice obsahující jeden nebo více podivných kvarků (kvark s, strange). Více než 70 let od jejich objevu v kosmickém záření zůstávají hyperjádra pro fyziky zdrojem fascinace, protože v přírodě se vyskytují jen zřídka a jejich vytvoření a studium v laboratoři je náročné.
Při srážkách těžkých iontů vznikají hyperjádra ve značném množství, ale donedávna bylo pozorováno pouze nejlehčí hyperjádro, hypertriton, a jeho partner z antihmoty, antihypertriton. Hypertriton se skládá z protonu, neutronu a lambdy (hyperonu obsahujícího jeden podivný kvark; částice labda má přesněji řečeno kvarkové složení uds). Antihypertriton se analogicky skládá z antiprotonu, antineutronu a částice antilambda. (Poznámka: požadavek na hyperjádro si vynucuje, že nejjednodušší musí mít 3 částice v jádře.)
V návaznosti na pozorování antihypervodíku-4 (vázaný stav antiprotonu, dvou antineutronů a antilambdy), které letos oznámila kolaborace STAR na urychlovači RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider, provozuje Brookhaven National Laboratory v Uptonu ve státu New York), nyní kolaborace ALICE na urychlovači LHC poprvé prokázala antihyperhelium-4, které se skládá ze dvou antiprotonů, antineutronu a antilambdy.
Měření ALICE je založeno na datech ze srážek olova s olovem pořízených v roce 2018 při energii 5,02 teraelektronvoltů (TeV) pro každý srážející se pár nukleonů. Pomocí techniky strojového učení, která překonává běžné techniky vyhledávání hyperjader, vědci z experimentu ALICE hledali v datech signály hypervodíku-4, hyperhelia-4 a jejich partnerů z antihmoty.
Kandidáti na (anti)hypervodík-4 byli identifikováni hledáním jádra (anti)helia-4 a nabitého pionu, na který se rozpadá, zatímco kandidáti na (anti)hyperhelium-4 byli identifikováni prostřednictvím jeho rozpadu na jádro (anti)helia-3, (anti)proton a nabitý pion.
Experiment také měřil hmotnost antihypervodíku-4 a antihyperhelia-4. Výsledky jsou kompatibilní s teoretickými předpoklady i s hodnotami získanými v jiných vědeckých institucích.
First measurement of A = 4 (anti)hypernuclei at the LHC, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2410.17769
Zdroj: CERN, přeloženo / zkráceno
