在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中檢測到罕見的“超核”

一種罕見的粒子從大型強(qiáng)子對撞機(jī)的質(zhì)子碰撞中出現(xiàn)。

在2016年至2018年期間，物理學(xué)家記錄了100多個(gè)罕見的不穩(wěn)定超核 - 原子核在其核粒子之一中含有不尋常的夸克味道。

這一發(fā)現(xiàn)可以幫助我們了解神秘反氦的來源。初步檢測到在宇宙的廣闊之外。

這大型強(qiáng)子對撞機(jī)就像它聽起來一樣：一臺(tái)巨大的機(jī)器，用于在高速碰撞中將粒子粉碎在一起，這樣物理學(xué)家就可以仔細(xì)研究殘骸，尋找不穩(wěn)定、壽命短的粒子等我們無法通過任何其他方式探測到的東西。

原子核和反核 - 原子及其反粒子的心臟 - 相當(dāng)常見，由重子稱為質(zhì)子和中子。

重子又由一團(tuán)泡沫組成夸克和反夸克，它們是平均占主導(dǎo)地位只有三種口味;兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克用于質(zhì)子，一個(gè)上夸克和兩個(gè)下夸克用于中子。

不太常見的是超核，它含有超子除了質(zhì)子和中子。在這些重子中，出現(xiàn)了奇怪的夸克。

超氚子是這些超核之一;它由質(zhì)子、中子和Lambda超子組成，其中包含一個(gè)奇怪的夸克。

像超氚子這樣的超核引起了人們的強(qiáng)烈興趣，不僅是為了它們本身，而且在天體物理學(xué)的背景下也是如此。

科學(xué)家認(rèn)為超子可能中子星內(nèi)部的形態(tài)這折疊的內(nèi)核曾經(jīng)巨大的恒星已經(jīng)變成超新星。這些核心是如此密集，以至于其中的物理學(xué)很難探測和理解。

但它們的衰變速度也非?？欤匀绻覀兿胝业匠白雍退鼈兊姆戳Ｗ?，粒子對撞機(jī)可能是唯一合理的觀察地點(diǎn)。

為了找到它們，大型強(qiáng)子對撞機(jī)美女（LHCb）合作使用了一種新技術(shù)，對對撞機(jī)先前運(yùn)行期間收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究。他們沒有直接檢測到超氚子或反高氚子;相反，他們發(fā)現(xiàn)了它衰變的產(chǎn)物。

當(dāng)不穩(wěn)定的粒子分崩離析時(shí)，它們會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿B串質(zhì)量較低的粒子。

事情是這樣的。質(zhì)子在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中碰撞，導(dǎo)致能量釋放，有機(jī)會(huì)產(chǎn)生粒子湯。

在這種罕見的情況下，會(huì)出現(xiàn)超氚子或反超氚子，其在大約 40 年飛行約 16 厘米（240 英寸）皮秒腐爛前變成反質(zhì)子和帶正電荷的夸克-反夸克配對，稱為介子.

介子飛出原子核，但反質(zhì)子仍然被困在里面，將反高氚轉(zhuǎn)化為反氦。

超氚子的過程也是一樣的，只是超子衰變成質(zhì)子和帶負(fù)電的介子，原子核變成了一個(gè)普通的舊氦原子核。

這些介子和氦/反氦原子核是研究人員在大型強(qiáng)子對撞機(jī)數(shù)據(jù)，使用一種新技術(shù)來識(shí)別氦氣，這是對撞機(jī)最初不是為之設(shè)計(jì)的。通過測量原子核的質(zhì)量，研究小組能夠?qū)⑺鼈兊男纬勺匪莸匠白雍头闯白拥乃プ儯呵罢呒s為61個(gè)，后者約為46個(gè)。

天體物理學(xué)的影響是令人興奮的。通過測量反氦是如何在太空中產(chǎn)生和湮滅的，物理學(xué)家可以更好地限制有多少反氦可以到達(dá)地球。這可以驗(yàn)證或反駁可能的反氦檢測那是在 2018 年制作的。

這一發(fā)現(xiàn)為探測超氚子的性質(zhì)提供了一種新的方法。但這項(xiàng)研究也有更廣泛的影響。研究人員說，氦識(shí)別技術(shù)也為物理學(xué)家提供了一種新的研究工具。重子中的夸克如何被抱在一起。

調(diào)查結(jié)果已提出在歐洲物理學(xué)會(huì)高能物理會(huì)議，并將在即將發(fā)表的論文中發(fā)表。

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