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有望作為間接探測工具搜尋暗物質 LHC團隊確定“穿越萬里”反原子核

簡介研究人員利用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

原子核位於原子中的什麼位置

科技日報北京12月13日電 (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》雜誌發表的一篇論文,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於尋找暗物質。

反原子以及反原子構成的反分子等,統稱為反物質,反物質與我們周圍世界中的常規“正”物質相遇,則發生湮滅,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,反原子核可能是源於太陽系外的高能宇宙輻射與星際介質(星系中恆星之間空間)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。

透過研究,團隊科學家們確定了反氦-3原子核的消失機率,以及這種機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,要透過探測宇宙線中的各種粒子來尋找暗物質的訊號,如果暗物質能夠湮滅或者衰變到標準模型粒子,那麼暗物質的額外流強,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。鑑於此,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尋暗物質湮滅。

【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,約佔所有物質的85%。但它如此“孤僻”,幾乎不與其他物質發生反應。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雲。有觀點認為,反原子核是暗物質粒子湮滅所形成的。現在LHC所屬合作組ALICE明確了反原子核消失機率和穿越很長距離的能力,那麼,這一“信使”就可以成為一種尋找暗物質的理想標的,為發現它提供參考。 【編輯:邵婉雲】

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