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RHIC-STAR国際共同実験研究には、現代物理学研究所、中国科学院などの研究者が参加した。新しい反物質超核、反超水素-4 が、相対論的重イオン金-金衝突で初めて観察されました。これはこれまでに実験的に発見された反物質超核の中で最も重い。 8月21日、関連する研究結果がNature誌に掲載された。

現在の物理学の知識では、物質と反物質の性質は対称的であり、宇宙の始まりには同量の物質と反物質が存在していたはずであると考えられています。幸いなことに、初期の宇宙では、何らかの不思議な物理的メカニズムにより、ごく少量の物質と反物質の非対称性が引き起こされ、物質と反物質のほとんどが消滅した後、約10億分の1の物質が生き残り、今日の物質世界が形成されました。人類文明の誕生と存在の基礎。宇宙における物質と反物質の量の違いはなぜ起こるのでしょうか?この質問に答えるために、重要なアイデアは、実験室で新しい反物質を作成し、その特性を研究することです。

反物質は非常にまれであり、いくつかの反バリオンがさらに結合して形成される反物質核や反物質超核（ラムダなどのハイペロンを含む核）はさらに生成が困難です。ディラック方程式の「負のエネルギー解」が 1928 年に反物質の存在を予言して以来、過去 1 世紀に科学者が発見した反物質 (スーパー) 核はわずか 6 種類。

今回発見された反超水素４は相対論的重イオン衝突実験で生成されたもの。米国のブルックヘブン国立研究所にある相対論的重イオン衝突型加速器は、重イオンビームを光速近くまで加速して衝突させ、実験室内で初期のビッグバンの状態をシミュレーションすることができる。この衝突では、ほぼ同量の物質と反物質を含む、数兆度の高温の火の玉が発生する可能性があります。火球は急速に膨張して冷却され、一部の反物質が陽性物質とともに消滅する運命から逃れる機会を与え、衝突現場を周回する実験用検出器STARによって観測された。

反ハイパー水素-4 は、1 つの反陽子、2 つの反中性子、および 1 つの反ハイペロンで構成されます。不安定な抗ラムダ ハイペロンが含まれているため、抗 H-4 はわずか数センチメートル飛行しただけで減衰します。この研究では、約66億回の重イオン衝突イベントから得られた実験データを分析し、崩壊によってアンチヘリウム4とπを生成した。⁺中間子は反スーパー水素 4 を逆再構成し、約 16 個の反スーパー水素 4 シグナルを取得しました。。

▲アンチヘリウム4とπ⁺中間子定数質量スペクトルにおける反超水素 4 シグナル

研究チームはまた、抗 H-4 抗体の寿命を測定し、それに対応する抗 H-4 抗体であるポジトロン 4 と比較しました。研究によると、測定精度の範囲内では、両者の寿命に大きな違いはありません。物質と反物質の性質の対称性を改めて検証。

反超水素 4 は、現在科学者によって観察されている反物質超核の中で最も重いです。。その発見とその特性の研究により、科学者は反物質と物質と反物質の対称性の探査において重要な一歩を踏み出すことができました。

▲重イオンの衝突により反物質超水素4が生成

STAR は RHIC に関する大規模な国際実験協力グループであり、14 か国の 74 ユニットから 700 名を超える研究者で構成されています。

この研究は、現代物理学研究所の研究者Qiu Hao氏のチームが主導した。中国科学技術大学の科学研究チームは崩壊粒子再構成技術と効率計算に貢献した。この研究活動は、中国国家自然科学財団、中国科学院の戦略的優先科学技術プロジェクト、および中国科学院の基礎研究青少年チーム計画に対する安定した支援によって支援されている。