В ходе эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере (БАК) ученые обнаружили антигиперядро гелия-4, которое является самой тяжелой частицей антиматерии из когда-либо зарегистрированных. Это открытие последовало за обнаружением антигипергидрогена-4, предыдущего рекордсмена по массе, сообщает научный журнал arXiv.
В результате столкновений тяжелых ионов в БАК образуется плазма из кварков и глюонов, также известная как «первичный суп». Именно такое горячее и плотное вещество заполняло Вселенную примерно через миллионную долю секунды после Большого взрыва. При столкновениях также образуются атомные ядра, экзотические частицы, называемые «гиперядрами», и их аналоги из антиматерии.
Гиперядра, впервые обнаруженные в 1970-х годах, представляют собой компактные частицы диаметром около 2 фемтометров, содержащие протоны, нейтроны и нестабильные частицы — гипероны. В отличие от протонов и нейтронов, содержащих кварки типа «верхний» и «нижний», гипероны включают один или несколько «странных» кварков.
Для обнаружения антигиперядра гелия-4 исследователи использовали столкновения ядер свинца с энергией ускорения 5.02 тераэлектронвольт. Применялся алгоритм машинного обучения, превосходящий традиционные методы обнаружения. Алгоритм анализировал данные ALICE для поиска сигнатур гипергидрогена-4, гипергелия-4 и их аналогов из антиматерии.
Помимо обнаружения признаков антигипергидрогена-4 и антигипергелия-4, команде также удалось определить их массы и количество, образующееся при столкновениях свинца. Результаты определения масс согласуются с предсказаниями современных теорий физики элементарных частиц и указывают на то, что частицы антиматерии и материи образуются в равных количествах из кварк-глюонной плазмы при энергетических уровнях, достижимых на БАК.