摘要：欧洲核子研究中心（CERN）爱丽丝（ALICE）探测器的科学家们正在复制宇宙大爆炸期间发现的条件，试图弄清物质是如何压倒反物质的。

欧洲核子研究中心（CERN）爱丽丝（ALICE）探测器的科学家们正在复制宇宙大爆炸期间发现的条件，试图弄清物质是如何压倒反物质的。

世界上最大规模的科学实验再次做到了这一点，探测到迄今为止发现的最重反物质粒子的迹象。

这意味着大型强子对撞机（LHC）—— 迄今为止建造的最强大的粒子加速器 —— 让科学家们得以一窥宇宙诞生不到一秒时的情况。反物质粒子是一种被称为超氦-4的大质量物质粒子的伙伴，它的发现可以帮助科学家解决为什么常规物质会主宰宇宙的谜团，尽管事实上物质和反物质在时间之初是等量产生的。

这种不平衡被称为“物质-反物质不对称”。物质粒子和反物质粒子一接触就湮灭，将它们的能量释放回宇宙中。这意味着，如果这两者之间的不平衡在宇宙早期没有出现，那么宇宙可能是一个更空虚、更无趣的地方。

大型强子对撞机对早期宇宙的范式转变发现并不陌生。大型强子对撞机在瑞士日内瓦附近的阿尔卑斯山脉下运行着一个长17英里（27公里）的环形轨道，它以发现希格斯玻色子而闻名，希格斯玻色子是希格斯场的“信使”，负责在黎明时分赋予其他粒子质量。

在大型强子对撞机中发生的碰撞会产生一种叫做“夸克-胶子等离子体”的物质状态。这种稠密的等离子体海洋与宇宙大爆炸后百万分之一秒左右充满宇宙的物质“原始汤”相同。

奇异的“超核”和它们对应的反物质从这个夸克-胶子等离子体中出现，让科学家们得以一窥早期宇宙的状况。

爱丽丝（ALICE）透过镜子

超核像普通原子核一样包含质子和中子，也包含被称为“超子”的不稳定粒子。像质子和中子一样，超子是由被称为“夸克”的基本粒子组成的。质子和中子包含两种类型的夸克，即上夸克和下夸克，而超子包含一个或多个所谓的“奇异夸克”。

超核最早是在宇宙射线中发现的，宇宙射线是大约70年前从深空降落到地球上的带电粒子阵雨。然而，它们很少在自然界中被发现，而且很难在实验室中创造和研究。这让它们显得有些神秘。

大型强子对撞机ALICE探测器首次发现了超核的证据，超核是超氦-4的反物质对应物。

在大型强子对撞机的9个实验中，每个实验都有自己的探测器，大多数实验都是通过以接近光速的速度撞击质子来产生结果的，而ALICE合作项目通过撞击更重的粒子（通常是铅核或“离子”）来产生夸克-胶子等离子体。

铁离子的碰撞是产生大量超核的理想方法。然而，直到最近，进行重离子对撞的科学家们只成功地观察到最轻的超核，超氚核，以及它的反物质伙伴，反超氚核。

直到2024年早些时候，科学家们在纽约使用相对论重离子对撞机（RHIC）探测到反氢氢-4，它由一个反质子、两个反中子和一个名为“反”的含夸克粒子组成。

现在，ALICE又发现了一种更重的反超核粒子 —— 反超氦-4，它由两个反质子、一个反中子和一个反组成。

铅与铅碰撞和ALICE数据产生了迄今为止在大型强子对撞机上检测到的最重的反物质超核，实际上可以追溯到2018年。

反超氦-4的特征是通过其衰变为其他粒子和对这些粒子的探测而揭示的。

ALICE的科学家们利用一种机器学习技术从数据中提取出了反超氦-4的特征，这种技术比合作组织常用的搜索技术表现得更好。

除了发现反超氦-4和反超氢-4的证据外，ALICE团队还能够确定它们的质量，这与当前的粒子物理理论非常吻合。

科学家们还能够确定铅与铅碰撞中产生的这些粒子的数量。

他们发现这些数字与ALICE的数据一致，ALICE的数据表明，在LHC能够达到的能量水平上，夸克-胶子等离子体产生的反物质和物质的数量是相等的。

宇宙中物质/反物质失衡的原因尚不清楚，但反超氦-4和反超氢-4可能为解开这个谜团提供重要线索。

来源：稚初科幻科学