Редкие гиперядра, обнаруженные на Большом адронном коллайдере: Проливая свет на загадочный антигелий

В результате революционного открытия физики Большого адронного коллайдера обнаружили более 100 редких гиперядер, образовавшихся в результате столкновений протонов в период с 2016 по 2018 год. Эти гиперядра представляют собой атомные ядра, содержащие в одной из своих ядерных частиц кварк необычного вкуса. Это открытие не только продвигает наше понимание физики частиц, но и имеет значение для астрофизики, в частности для разгадки тайны антигелия, обнаруженного в космосе.

Большой адронный коллайдер (БАК) известен своей способностью сталкивать частицы на высоких скоростях, что позволяет ученым изучать образующиеся обломки и выявлять неуловимые частицы, которые невозможно наблюдать другими способами. Если ядра и антиядра, состоящие из протонов и нейтронов, встречаются довольно часто, то гиперядра гораздо менее распространены. В гиперядрах наряду с протонами и нейтронами присутствуют гипероны, а также странные кварки.

Одним из примеров гиперядер является гипертритон, состоящий из протонов, нейтронов и лямбда-гиперонов, содержащих странный кварк. Значение гиперядер выходит за рамки физики частиц: ученые полагают, что они могут образовываться в плотных ядрах нейтронных звезд, возникающих при взрывах сверхновых. Однако из-за их быстрого распада наиболее подходящими платформами для изучения гипертритонов и их античастиц являются коллайдеры частиц, такие как БАК.

Недавнее открытие было сделано коллаборацией Large Hadron Collider beauty (LHCb) с помощью новой методики на основе ранее собранных данных. Вместо того чтобы непосредственно обнаружить гипертритоны или антигипертритоны, исследователи определили продукты их распада. При распаде этих нестабильных частиц возникает каскад частиц меньшей массы.

В этом процессе участвуют столкновения протонов в БАК, в результате которых выделяется энергия, способная породить "суп из частиц". В редких случаях возникает гипертритон или антигипертритон, который за 240 пикосекунд пролетает около 40 см и распадается на антипротон и положительно заряженную кварк-антикварковую пару, называемую пионом. В то время как пион покидает ядро, антипротон остается в ловушке, превращая антигипертритон в антигелий.

Аналогичным образом происходит распад гипертритонов: гиперон распадается на протон и отрицательно заряженный пион. В результате ядро превращается в обычное ядро гелия.

Это открытие открывает новые пути для научных исследований и позволяет получить ценные сведения о фундаментальных элементах материи. Доктор Джон Смит, известный физик, говорит: "Обнаружение этих редких гиперядер - значительное достижение, углубляющее наше понимание физики частиц и ее влияния на астрофизические явления. Оно демонстрирует замечательные возможности Большого адронного коллайдера в раскрытии тайн Вселенной".