Откриха антихиперводород-4, трябва да отговори защо материята е по-силна от антиматерията

Учените от ЦЕРН откриха следи от най-тежката частица антиматерия, което се смята за огромен пробив за обясняването на Големия взрив, който е създал Вселената. Хиперводород-4 трябва да даде отговор точно как материята е доминираща, след като тя и антиматерията са били поравно в началото.

Този дисбаланс е известен като "асиметрия материя - антиматерия". Частиците се сблъскват и самопоглъщат, като освобождават енергията си обратно в Космоса. Той щеше да бъде доста по-празно място днес, ако този дисбаланс не съществуваше.

Големият адронен колайдер традиционно прави открития, които променят парадигмата за младата Вселена. Най-голямото от тях до момента е "хиксбозонът", предвестникът на полето на Хикс, което е дало на всички други частици тяхната маса в зората на времето.

Сблъсъците, които стават в колайдера, генерират състояние на материята, наречено "кварк-глутонова плазма". Това доста плътно море от плазма е същото като първичната супа от материя, която е запълвала Вселената около 1-милионна част от секундата след Големия взрив.

Екзотичните "хиперядра" и техните аналози в антиматерията се появяват от тази плазма, което позволява на учените да "видят" условията в ранния стадий на Вселената.

Хиперядрото съдържа протони и неутрони като обикновено атомно ядро, но има и нестабилни частици, наречени хиперони. Те от своя страна са изградени от кварки. Докато протоните и неутроните имат два вида кварки, именувани горни и долни, то в хипероните има и т. нар. странни кварки.

Хиперядрата са открити първо в космическите лъчи - пороят от заредени частици, които се сипят над Земята от дълбокия Космос преди около 70 години. Но те се откриват трудно в природата и е невъзможно да се създадат или изучат в лаборатория. Което ги превърна в мистерия.

Откриването на първото доказателство за хиперядрото, което е партньорът от антиматерията на хиперхелий, бе направено от детектора в колайдера ALICE.

Повечето от деветте експеримента в колайдера си имат собствен детектор, който генерира резултати, като сблъсква заедно протони със скорост, близка до тази на светлината. ALICE създава кварк-глутонова плазма с доста по-тежки частици, като ядра на олово, или йони.

Сблъсъкът на железни йони е идеален за създаването на голямо количество хиперядра. Но до момента учените успяваха да забележат само леки такива - хипертритий и партньорът му от антиматерията - антихипертритий. Едва през миналата година в Релативистичния колайдер за тежки йони в Ню Йорк успяха да засекат антихиперводород-4, който е съставен от един антипротон, два антинеутрона и частица, съдържаща кварка, която нарекоха антиламбда.

Сега ALICE засече и още по-тежката частица - антихиперхелий-4, която има два антипротона, един антинеутрон и една антиламбда. Това стана, след като бяха обработени данните от сблъсък олово - олово при експеримент в европейския колайдер от 2018 г. Следите на антихиперхелий-4 се появиха в облак от други частици.

Учените от ALICE откриват антихиперхелий-4 в данните си, като използват изкуствен интелект, който превъзхождал обикновени начини за търсене. Освен че са намерили доказателство за антихиперхелий-4 и антихиперводород-4, екипът е определил и тяхната маса, която съвпада с тази, която им е дадена от модерните теории във физиката на частиците.

Учените са успели да определят и колко от тези частици се произвеждат при сблъсък олово - олово. Броят съвпада с този от данните на ALICE, което предполага, че материя и антиматерия се произвеждат поравно от кварк-глутоновата плазма при нива на енергията, които могат да се достигнат от колайдера.

Причината за дисбаланса между материя и антиматерия остава неизвестна, но антихиперхелий-4 и антихиперводород-4 могат да дадат важни данни за решаването на тази мистерия.