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          LHC團隊確定“穿越萬里”反原子核 有望作為間接探測工具搜尋暗物質丨總編輯圈點

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          日期:2022-12-14 07:27:13    來源:科技日報    


          (資料圖)

          科技日報記者 張夢然

          輕反原子核由反質子和反中子組成。根據《自然·物理》雜志發(fā)表的一篇論文,大型強子對撞機(LHC)團隊研究認為,輕反原子核或能在銀河系中穿越很長的距離。這項研究結果表明,這些反原子核或能用于尋找暗物質。

          歐洲核子研究中心ALICE探測器及宇宙中的反氦湮滅的藝術概念圖。圖片來源:《自然·物理》

          反原子以及反原子構成的反分子等,統(tǒng)稱為反物質,反物質與我們周圍世界中的常規(guī)“正”物質相遇,則發(fā)生湮滅,釋放大量能量。也正因如此,地球上沒有反原子核的天然來源,但它們會在銀河系的其他地方產生。有觀點提出,反原子核可能是源于太陽系外的高能宇宙輻射與星際介質(星系中恒星之間空間)中的原子相互作用的結果。另一種觀點認為,反原子核是尚未發(fā)現的暗物質粒子湮滅所形成的。

          為探索反原子核與物質的相互作用,歐洲核子研究中心的LHC所屬ALICE合作組,日前分析了氦-3(氦的一種穩(wěn)定同位素)原子核的反粒子。研究人員利用LHC的粒子對撞產生反氦-3原子核,再讓這些反原子核與ALICE探測器中的物質相互作用,讓它們消失。

          通過研究,團隊科學家們確定了反氦-3原子核的消失概率,以及這種概率在這些反原子核穿越銀河系過程中所產生的影響。

          科學家們此前已知,要通過探測宇宙線中的各種粒子來尋找暗物質的信號,如果暗物質能夠湮滅或者衰變到標準模型粒子,那么暗物質的額外流強,就可以被探測器所接收到。宇宙線中的反原子核之所以被認為是暗物質間接探測的重要工具,就是因為其流強相對較高,特別是反氘核與反氦核,有可能達到現代宇宙線探測器的靈敏度極限。鑒于此,當前的研究結果也意味著,能穿越很長的距離的反氦-3原子核很適合用來搜索暗物質湮滅。

          總編輯圈點

          天體物理和宇宙學研究結果表明,暗物質是宇宙中物質的主要形式,約占所有物質的85%。但它如此“孤僻”,幾乎不與其他物質發(fā)生反應。全世界的科研人員都在苦苦探索,上天入地,用直接法和間接法試圖找到它存在的證據,驅除物理學上空的這一片烏云。有觀點認為,反原子核是暗物質粒子湮滅所形成的?,F在LHC所屬合作組ALICE明確了反原子核消失概率和穿越很長距離的能力,那么,這一“信使”就可以成為一種尋找暗物質的理想標的,為發(fā)現它提供參考。

          關鍵詞: 探測工具

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