В столкновениях тяжелых ионов на Большом адронном коллайдере (LHC) физики создали и зафиксировали самое тяжелое гиперядро антиматерии — антигипергелий-4. Это уникальное состояние материи, включающее два антипротона, антинейтрон и антилямбду (гиперон со странным кварком), подтвердили с достоверностью в 3,5 стандартных отклонения. Исследование стало важным шагом в изучении экзотических форм материи и их роли в понимании асимметрии между веществом и антивеществом.
Эксперименты, проведенные в 2018 году на LHC, использовали столкновения свинца при энергии 5,02 ТэВ на нуклонную пару. Для анализа данных команда ALICE применила передовые алгоритмы машинного обучения, которые помогли идентифицировать сигналы гипергелия-4, гиперводорода-4 и их антиподов. Метод позволил «увидеть» распад антигипергелия-4 на ядро антигелия-3, антипротон и заряженный пион.
Эти данные дополняют недавние открытия на других установках, таких как RHIC, где ранее наблюдали антигипергидроген-4. Команда ALICE также измерила массы и выходы продукции гиперядер. Выяснилось, что предсказания статистической модели адронизации, описывающей образование адронов и ядер в условиях коллайдера, хорошо согласуются с экспериментальными данными. Это подтверждает, что модель может точно описывать образование даже таких компактных объектов, как гиперядра, с размерами около 2 фемтометров.
Еще одно ключевое открытие — почти равные выходы античастиц и частиц гиперядер, что говорит о симметрии производства материи и антиматерии при энергиях LHC. Это согласуется с предыдущими наблюдениями ALICE и дает новую почву для обсуждения глобального дисбаланса вещества и антивещества в нашей Вселенной.
Исследование не только углубляет наше понимание кварк-глюонной плазмы — состояния материи, существовавшего в первые мгновения после Большого взрыва, — но и приближает нас к ответам на фундаментальные вопросы о природе нашей реальности.
