Výsledok predstavuje prvý dôkaz najťažšieho hyperjadra antihmoty, ktorý sa doteraz podarilo získať vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC).
Ilustrácia produkcie antičastice hyperhélia-4 (viazaný stav dvoch antiprotónov, antineutrónu a antilambdy) v zrážkach olova s olovom. Zdroj: CERN. Autor: Janik Ditzel pre projekt ALICE
Zrážky ťažkých iónov vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) vytvárajú kvarkovo-gluónovú plazmu, horúce a husté skupenstvo hmoty, o ktorom sa predpokladá, že vyplnilo vesmír približne jednu milióntinu sekundy po veľkom tresku.
Zrážky ťažkých iónov tiež vytvárajú vhodné podmienky na produkciu atómových jadier a exotických hyperjadier, rovnako ako ich náprotivkov z antihmoty vrátane antihyperjadier. Merania týchto foriem hmoty sú dôležité z rôznych dôvodov. Pomáhajú pochopiť vznik hadrónov z kvarkov a gluónov, ktoré tvoria plazmu, a asymetrie hmoty a antihmoty, ktorá sa prejavuje v súčasnom vesmíre.
Hyperjadrá
Hyperjadrá sú exotické jadrá tvorené zmesou protónov, neutrónov a hyperónov, pričom hyperóny sú nestabilné častice obsahujúce jeden alebo viac zvláštnych kvarkov (kvark s, strange). Viac ako 70 rokov od ich objavu v kozmickom žiarení neprestávajú fyzikov hyperjadrá fascinovať, pretože v prírode sa vyskytujú len zriedkavo a ich vytvorenie a štúdium v laboratóriu sú náročné.
Pri zrážkach ťažkých iónov vznikajú hyperjadrá v značnom množstve. Donedávna však fyzici pozorovali len najľahšie hyperjadro, hypertritón, a jeho partnera z antihmoty, antihypertritón. Hypertritón sa skladá z protónu, neutrónu a lambdy (hyperón obsahujúci jeden podivný kvark). Antihypertritón sa analogicky skladá z antiprotónu, antineutrónu a častice antilambda.
Pozorovanie antihypervodíka-4
V nadväznosti na pozorovanie antihypervodíka-4 (viazaný stav antiprotónu, dvoch antineutrónov a antilambdy), o ktorom začiatkom tohto roka informovala kolaborácia STAR na urýchľovači ťažkých iónov RHIC, kolaborácia ALICE na LHC, teraz zaznamenala vôbec prvý dôkaz antihyperhélia-4, ktoré sa skladá z dvoch antiprotónov, antineutrónu a antilambdy. Výsledok predstavuje prvý dôkaz najťažšieho hyperjadra antihmoty, ktorý sa doteraz podarilo získať v LHC.
Meranie ALICE je založené na dátach zo zrážok olova s olovom, ktoré boli získané v roku 2018 pri energii 5,02 teraelektrónvolta (TeV) pre každý zrážajúci sa pár nukleónov (protónov a neutrónov). Vedci z experimentu ALICE hľadali pomocou techniky strojového učenia, ktorá prekonáva bežné techniky vyhľadávania hyperjadier, v údajoch signály hypervodíka-4, hyperhélia-4 a ich partnerov z antihmoty.
Kandidáti na (anti)hypervodík-4 boli identifikovaní hľadaním jadra (anti)hélia-4 a nabitého piónu, na ktorý sa rozpadá, kým kandidáti na (anti)hyperhélium-4 boli identifikovaní prostredníctvom jeho rozpadu na jadro (anti)hélia-3, (anti)protón a nabitý pión.
Merali aj hmotnosť antihypervodíka-4 a antihyperhélia-4
Experiment tiež meral hmotnosť antihypervodíka-4 a antihyperhélia-4. Výsledky sú kompatibilné s teoretickými predpokladmi i s hodnotami získanými v iných vedeckých inštitúciách.
V prípade oboch hyperjadier sú namerané hmotnosti kompatibilné so súčasnými priemernými svetovými hodnotami. Namerané produkčné výťažky boli porovnané s predpoveďami štatistického modelu hadronizácie, ktorý poskytuje dobrý opis vzniku hadrónov a jadier v zrážkach ťažkých iónov.
Z tohto porovnania vyplýva, že predpovede modelu sa presne zhodujú s údajmi, ak sa do predpovedí zahrnú excitované hyperjadrové stavy aj základné stavy. Výsledky potvrdzujú, že štatistický model hadronizácie dokáže dobre opísať i vznik hyperjadier, čo sú kompaktné objekty s veľkosťou približne 2 femtometre (1 femtometer je 10 až 15 metrov).
Zdroj: TS CERN
(zh)
