科技前瞻,  神秘宇宙

科學家首次發現「四重反物質」!

你有沒有想過,如果我們生活的宇宙不是由我們熟悉的「物質」構成,而是由「反物質」組成的,那會怎麼樣?好吧,科學家們一直在努力破解這個謎團,這次他們又取得了大突破——首次觀察到了一種神秘的反物質原子核,名字叫「反超氫-4」(antihyperhydrogen-4)。

這個反超氫-4並不是隨便就能找到的東西。它由一個「反超子」(一種帶有奇特夸克的反物質粒子)、一個「反質子」和兩個「反中子(antihyperon)」組成。聽起來很複雜對吧?簡單來說,這些反物質粒子在某些極端情況下碰撞、融合,短暫地組合在一起形成這個反物質原子核。

這次的發現發生在美國布魯克海文國家實驗室的「相對論性重離子對撞機」裡,這個裝置負責創造出讓物理學家都熱血沸騰的高能碰撞。在這裡,科學家讓兩個金原子核以接近光速互相撞擊,並在這次超級撞擊中找到了「反超氫-4(antihyperhydrogen-4)」。

想像一下,在這場如同微型宇宙大爆炸的撞擊中,無數粒子四處飛散,而我們的反超氫-4正是在這樣的「夸克-膠子湯」中偶然形成。要發現這麼一顆反物質真的很不容易,因為這需要反質子、反中子和反超子以非常精確的方式在合適的時間和地點相遇,然後「啪」的一聲組合在一起。

很快就會衰變難以察覺


這些圖表展示了不同粒子碰撞後的質量分佈情況。每個圖都顯示了信號範圍(即我們關心的質量區域)和背景噪音。在每個圖上,會標出信號的計數(NSig)、背景的計數(NBg),以及信號的顯著性(Zcount 和 Zshape),這些幫助我們了解信號的強度和是否可靠。簡單來說,這些數據幫助我們分析和理解不同粒子碰撞的結果。(圖/《Nature》)

但這個反超氫-4可不是安靜地待在那裡,它很快就衰變了,留下了更常見的反氦-4和一個簡單的正電粒子——π介子「pion (pi+)」。科學家們通過追踪這些衰變產物,確定了他們的發現——反超氫-4。

雖然這次的發現沒有直接解答為什麼我們的宇宙充滿了物質而不是反物質的問題,但這對於理解物質與反物質的不對稱性又邁出了一大步。就像科學家們說的,「如果這裡出現對稱性違背,我們可能要重寫物理學教科書了!」

總而言之,這次觀察到反超氫-4的結果進一步確認了我們目前的理論模型是正確的,並且為未來的反物質研究打下了堅實的基礎。宇宙的奧秘依然未解,但這種反物質的探索讓我們離真相更近了一步!

研究結果已發表於最新一期的《Nature》。

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首圖來源:Institute of Modern Physics. cc By4.0

圖片來源:NATURE cc By4.0 

參考論文:

1.Observation of the antimatter hypernucleus NATURE

延伸閱讀:

1.歐洲核子研究中心揭開反物質之謎:科學家證實其與普通物質受相同重力影響