הניסוי המדעי המאסיבי ביותר בעולם עשה זאת שוב, וזיהה רמזים לחלקיק האנטי-חומר הכבד ביותר שנמצא אי פעם.
זה אומר הכי הרבה מאיץ ההדרונים הגדול (LHC).שנבנה אי פעם, נתן למדענים הצצה לתנאים שהתקיימו כשהיקום היה בן פחות משנייה. חלקיק האנטי-חומר הוא בן זוגו של חלקיק חומר מסיבי הנקרא היפרהליום-4, ותגליתו יכולה לעזור למדענים להתמודד עם התעלומה מדוע החומר הרגיל הגיע לשלוט ביקום, למרות העובדה שחומר ואנטי-חומר נוצרו בכמויות שוות עם עלות השחר. של זמן.
חוסר איזון זה מכונה "אסימטריה של חומר אנטי-חומר". חלקיקי חומר וחלקיקי אנטי-חומר מתכלים במגע, ומשחררים את האנרגיה שלהם בחזרה אל הקוסמוס. זה מרמז שאם חוסר איזון בין השניים לא היה נוצר מוקדם ביקום, אז אולי הקוסמוס היה מקום הרבה יותר ריק ופחות מעניין.
ה-LHC אינו זר לתגליות משנות פרדיגמה על היקום המוקדם. רץ בלולאה באורך 17 מייל (27 ק"מ) מתחת להרי האלפים ליד ז'נבה, שוויץ, ה-LHC מפורסם בעיקר בזכות גילויו של, ה"שליח" של שדה היגס האחראי לתת לחלקיקים אחרים את המסה שלהם בשחר הזמן.
ההתנגשויות המתרחשות ב-LHC יוצרות מצב של חומר הנקרא "קווארק-גלואון פלזמה". הים הצפוף הזה של פלזמה זהה ל"מרק הקדמון" של החומר שמילא את היקום בסביבות מיליון השניה לאחר מכן
"היפר-גרעינים" אקזוטיים ועמיתיהם אנטי-חומר בוקעים מפלזמת הקווארק-גלואון הזו, ומאפשרים למדענים הצצה לתנאי היקום המוקדם.
קָשׁוּר:
אליס מבעד למראה
היפר-גרעינים מכילים פרוטונים וניוטרונים כמו גרעיני אטום רגילים וגם חלקיקים לא יציבים הנקראים "היפרונים". כמו פרוטונים וניוטרונים, היפרונים מורכבים מחלקיקים בסיסיים הנקראים "קווארקים". בעוד פרוטונים וניוטרונים מכילים שני סוגים של קווארקים המכונים קווארקים למעלה ולמטה, היפרונים מכילים אחד או יותר מה שנקרא "קווארקים מוזרים".
היפר-גרעינים התגלו לראשונה בקרניים קוסמיות, ממטרים של חלקיקים טעונים שהורדו על כדור הארץ מהחלל העמוק לפני כשבעה עשורים. עם זאת, לעתים רחוקות הם נמצאים בטבע וקשה ליצור וללמוד אותם במעבדה. זה הפך אותם למסתוריים משהו.
גילוי העדות הראשונה לגרעיני ההיפר המהווים מקביל אנטי-חומר להיפרהליום-4 נעשה בגלאי ה-LHC ALICE.
בעוד שרוב תשעת הניסויים ב-LHC, כל אחד עם גלאי משלו, מייצרים את תוצאותיהם על ידי הטחת פרוטונים קרוב למהירות האור, שיתוף הפעולה של ALICE יוצר פלזמה של קווארק-גלואון על ידי הטחת חלקיקים הרבה יותר כבדים, בדרך כלל גרעיני עופרת, או "יונים".
ההתנגשות של יוני ברזל (נסה לומר את זה מהר פי עשרה) היא אידיאלית ליצירת כמויות משמעותיות של היפר-גרעינים. עם זאת, עד לאחרונה, מדענים שערכו התנגשויות יונים כבדים הצליחו רק לצפות בהיפר-גרעין הקל ביותר, היפרטריטון, ובשותף האנטי-חומר שלו, אנטי-היפרטריטון.
זה היה עד מוקדם יותר בשנת 2024, כאשר מדענים השתמשו במאיץ יונים כבדים (RHIC) בניו יורק כדי לזהות אנטי-היפר-מימן-4, המורכב מאנטי-פרוטון, שני אנטי-נייטרונים וחלקיק המכיל קווארק שנקרא "אנטילמבדה".
כעת, ALICE עקבה אחרי זה עם זיהוי של חלקיק אנטי-היפר-גרעיני כבד יותר, אנטי-היפרהליום-4, המורכב משני אנטי-פרוטונים, אנטי-נייטרון ואנטי-למבדה.
התנגשות עופרת-עופרת ונתוני ALICE שהניבו את זיהוי ההיפר-גרעין האנטי-חומר הכבד ביותר עד כה ב-LHC מתחילים למעשה משנת 2018.
החתימה של אנטי-היפרהליום-4 התגלתה על ידי ריקבון שלו לחלקיקים אחרים וזיהוי חלקיקים אלה.
מדעני ALICE הקניטו את החתימה של אנטי-היפרהליום-4 מתוך הנתונים באמצעות טכניקת למידת מכונה שיכולה לעלות על טכניקות החיפוש הרגילות של שיתוף הפעולה.
בנוסף לאיתור עדויות לאנטי-היפרהליום-4 ואנטי-היפר-מימן-4, צוות ALICE הצליח גם לקבוע את המסות שלהם, שהיו בהתאמה טובה עם הנוכחי.
המדענים הצליחו גם לקבוע את כמויות החלקיקים הללו שנוצרו בהתנגשויות עופרת-עופרת.
הם מצאו את המספרים הללו תואמים לנתוני ALICE, מה שמצביע על כך שאנטי-חומר וחומר מיוצרים בכמויות שוות מפלזמת קווארק-גלואון המופקת ברמות האנרגיה שאליהן ה-LHC מסוגל להגיע.
הסיבה לחוסר איזון החומר/אנטי-חומר ביקום עדיין לא ידועה, אבל אנטי-היפרהליום-4 ואנטי-היפר-מימן-4 יכולים לספק רמזים חשובים בתעלומה זו.
