在大型强子对撞机中检测到罕见的“超核”

一种罕见的粒子从大型强子对撞机的质子碰撞中出现。

在2016年至2018年期间，物理学家记录了100多个罕见的不稳定超核 - 原子核在其核粒子之一中含有不寻常的夸克味道。

这一发现可以帮助我们了解神秘反氦的来源。初步检测到在宇宙的广阔之外。

这大型强子对撞机就像它听起来一样：一台巨大的机器，用于在高速碰撞中将粒子粉碎在一起，这样物理学家就可以仔细研究残骸，寻找不稳定、寿命短的粒子等我们无法通过任何其他方式探测到的东西。

原子核和反核 - 原子及其反粒子的心脏 - 相当常见，由重子称为质子和中子。

重子又由一团泡沫组成夸克和反夸克，它们是平均占主导地位只有三种口味;两个上夸克和一个下夸克用于质子，一个上夸克和两个下夸克用于中子。

不太常见的是超核，它含有超子除了质子和中子。在这些重子中，出现了奇怪的夸克。

超氚子是这些超核之一;它由质子、中子和Lambda超子组成，其中包含一个奇怪的夸克。

像超氚子这样的超核引起了人们的强烈兴趣，不仅是为了它们本身，而且在天体物理学的背景下也是如此。

科学家认为超子可能中子星内部的形态这折叠的内核曾经巨大的恒星已经变成超新星。这些核心是如此密集，以至于其中的物理学很难探测和理解。

但它们的衰变速度也非常快，所以如果我们想找到超氚子和它们的反粒子，粒子对撞机可能是唯一合理的观察地点。

为了找到它们，大型强子对撞机美女（LHCb）合作使用了一种新技术，对对撞机先前运行期间收集的数据进行了研究。他们没有直接检测到超氚子或反高氚子;相反，他们发现了它衰变的产物。

当不稳定的粒子分崩离析时，它们会转变为一连串质量较低的粒子。

事情是这样的。质子在大型强子对撞机中碰撞，导致能量释放，有机会产生粒子汤。

在这种罕见的情况下，会出现超氚子或反超氚子，其在大约 40 年飞行约 16 厘米（240 英寸）皮秒腐烂前变成反质子和带正电荷的夸克-反夸克配对，称为介子.

介子飞出原子核，但反质子仍然被困在里面，将反高氚转化为反氦。

超氚子的过程也是一样的，只是超子衰变成质子和带负电的介子，原子核变成了一个普通的旧氦原子核。

这些介子和氦/反氦原子核是研究人员在大型强子对撞机数据，使用一种新技术来识别氦气，这是对撞机最初不是为之设计的。通过测量原子核的质量，研究小组能够将它们的形成追溯到超氚子和反超氚子的衰变：前者约为61个，后者约为46个。

天体物理学的影响是令人兴奋的。通过测量反氦是如何在太空中产生和湮灭的，物理学家可以更好地限制有多少反氦可以到达地球。这可以验证或反驳可能的反氦检测那是在 2018 年制作的。

这一发现为探测超氚子的性质提供了一种新的方法。但这项研究也有更广泛的影响。研究人员说，氦识别技术也为物理学家提供了一种新的研究工具。重子中的夸克如何被抱在一起。

调查结果已提出在欧洲物理学会高能物理会议，并将在即将发表的论文中发表。

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