新突破！我国科学家发现名为“反超氢-4”的反物质

8 月 22 日消息，中国科学院近代物理研究所在参与 RHIC-STAR 国际合作实验研究中，首次在相对论重离子金金碰撞中观测到一种新的反物质超核 —— 反超氢-4，这也是迄今实验上发现的最重的反物质超核。

什么是正物质和反物质呢？当前物理学知识认为在宇宙诞生之初应该存在正物质与反物质，并且两者是等量存在的。

　△ 示意图：宇宙早期正物质比反物质多一点，图源央视

但现在的宇宙却难以找到反物质了，那么很多人好奇，反物质都去了哪里呢？科学家们给出的答案是反物质很容易与周围的正物质发生湮灭，也就是存在即消失。

如果宇宙中的正、反物质一直保持数量相等，它们终将完全湮灭掉，变成一团光。幸运的是，在某种物理机制的作用下，正、反物质却出现了数量的不平衡。

不过，某种神秘的物理机制导致早期宇宙中正反物质数量极小的不对称，在绝大部分正反物质湮灭后，约百亿分之一的正物质得以存活下来，构成了今天的物质世界，并成为人类文明诞生和存在的基础。

反物质非常罕见，而由若干反重子进一步组合形成的反物质原子核和反物质超核（即包含 Lambda 等超子的原子核），则更加难以产生。

自 1928 年狄拉克方程的“负能量解”预示反物质的存在以来近一个世纪，科学家仅发现 6 种反物质（超）核。

仇浩介绍说，此次最新发现的反超氢-4 是在相对论重离子碰撞实验中产生的。位于美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC），能将重离子束加速至接近光速并使其对撞，在实验室中模拟宇宙早期大爆炸的状态。

△ 模拟图：重离子碰撞产生反物质超氢-4，图源中国科学院近代物理研究所

这种对撞能产生几万亿摄氏度的高温火球，包含几乎等量的正物质与反物质。该火球迅速膨胀、冷却，使得一部分反物质有机会逃离与正物质湮灭的命运，被环绕对撞点的 STAR 实验探测器观测到。

反超氢-4 由一个反质子、两个反中子和一个反 Lambda 超子组成。由于包含不稳定的反 Lambda 超子，反超氢-4 飞行仅仅几个厘米后就会发生衰变。

研究团队分析了共约 66 亿个重离子碰撞事件的实验数据，通过衰变产生的反氦-4 和 π+ 介子反向重建反超氢-4，最终获得约 16 个反超氢-4 的信号。

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