БАК заглянул в антимир глубже прежнего: Обнаружена самая массивная частица антиматерии в истории

Физики, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе, зафиксировали самую тяжелую частицу антиматерии из всех известных науке — антигипергелий-4. Это открытие, сделанное коллаборацией ALICE, не просто обновляет рекорды, а приближает ученых к разгадке фундаментальной асимметрии Вселенной: почему после Большого взрыва материя почти полностью вытеснила антиматерию.

Зеркальное ядро со странным ингредиентом

В отличие от привычного антивещества, которое представляет собой простые антипротоны или позитроны, антигипергелий-4 — это сложная структура. Его ядро состоит из двух антипротонов, одного антинейтрона и, что самое важное, одного антигиперона. Гиперон — это «экзотическая» версия протона, содержащая так называемый странный кварк. До этого момента физикам были известны лишь два других типа антигиперядер. Новый объект, по сути, является зеркальным отражением гипергелия-4 — частицы, которая, как полагают, может существовать в недрах нейтронных звезд. Обнаружение его антипода в лабораторных условиях дает уникальную возможность изучить свойства сверхплотной материи без необходимости лететь к звездам.

Гонка за рекордом и машинное зрение

Долгое время пальма первенства в охоте за тяжелой антиматерией принадлежала американскому коллайдеру RHIC (коллаборация STAR). Однако на этот раз удача улыбнулась европейской команде. Чтобы «увидеть» редчайшее событие, ученые под руководством Беньямина Дёнигуса проанализировали гигантские массивы данных с детектора ALICE за 2018 год. С помощью алгоритмов машинного обучения из триллионов следов столкновений ионов свинца были выделены считанные случаи рождения антигипергелия-4. Стоит отметить, что статистическая значимость открытия составляет 3,5 сигма. Хотя «золотым стандартом» в физике считается 5 сигма, текущий результат является крайне весомым указанием на существование частицы и требует лишь дополнительного набора данных для окончательного подтверждения.

Лаборатория ранней Вселенной

Столкновения тяжелых ионов на БАК на микросекунды воссоздают условия, царившие сразу после Большого взрыва. Изучая то, как из этого «кварк-глюонного супа» рождаются такие сложные антиструктуры, ученые проверяют Стандартную модель. Любое отклонение в количестве или свойствах рожденной антиматерии может указать на новую физику. В частности, сравнение свойств гипергелия-4 и его антипода позволяет проверить CPT-симметрию — один из краеугольных камней современной физики, утверждающий, что законы для материи и антиматерии должны быть идентичны. Ранее коллаборация ALICE уже объявляла о регистрации антигелия-4, но нынешнее открытие уникально из-за присутствия «странного» кварка. Это не просто шаг в таблицу рекордов, а новый инструмент для астрофизики. Если ученые смогут точно измерить, как гипероны (и их антиподы) взаимодействуют внутри ядра, это позволит уточнить модели строения нейтронных звезд, где такие частицы могут играть ключевую роль. Поиск еще более тяжелых форм антиматерии продолжается, и каждое такое открытие превращает научную фантастику в экспериментальный факт.