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有望作為間接探測工具搜尋暗物質 LHC團隊確定“穿越萬裏”反原子核

發布時間:2022-12-14 16:55:00來源: 科技日報

  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(wei) ,輕反原子核或能在銀河係中穿越很長的距離。這項研究結果表明,這些反原子核或能用於(yu) 尋找暗物質。

  反原子以及反原子構成的反分子等,統稱為(wei) 反物質,反物質與(yu) 我們(men) 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(men) 會(hui) 在銀河係的其他地方產(chan) 生。有觀點提出,反原子核可能是源於(yu) 太陽係外的高能宇宙輻射與(yu) 星際介質(星係中恒星之間空間)中的原子相互作用的結果。另一種觀點認為(wei) ,反原子核是尚未發現的暗物質粒子湮滅所形成的。

  為(wei) 探索反原子核與(yu) 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(chan) 生反氦-3原子核,再讓這些反原子核與(yu) ALICE探測器中的物質相互作用,讓它們(men) 消失。

  通過研究,團隊科學家們(men) 確定了反氦-3原子核的消失概率,以及這種概率在這些反原子核穿越銀河係過程中所產(chan) 生的影響。

  科學家們(men) 此前已知,要通過探測宇宙線中的各種粒子來尋找暗物質的信號,如果暗物質能夠湮滅或者衰變到標準模型粒子,那麽(me) 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(wei) 是暗物質間接探測的重要工具,就是因為(wei) 其流強相對較高,特別是反氘核與(yu) 反氦核,有可能達到現代宇宙線探測器的靈敏度極限。鑒於(yu) 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索暗物質湮滅。

  【總編輯圈點】

  天體(ti) 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,約占所有物質的85%。但它如此“孤僻”,幾乎不與(yu) 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(wu) 雲(yun) 。有觀點認為(wei) ,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概率和穿越很長距離的能力,那麽(me) ,這一“信使”就可以成為(wei) 一種尋找暗物質的理想標的,為(wei) 發現它提供參考。

(責編:陳濛濛)

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