科学家观测到迄今最重反物质超核

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  本报北京8月22日电（记者齐芳）宇宙诞生之初，物质和反物质的性质应该是对称的、数量应该是等量的。但现在的宇宙，却难以找到反物质。反物质为什么消失了？科学家们尝试在实验室中制造新的反物质并研究它们的性质。在中国科学家主导完成的一项国际合作实验中，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（即包含超子的原子核）——反超氢-4，这是迄今实验中发现的最重的反物质超核。

  这一实验是螺旋径迹探测器（STAR）大型国际实验合作组，在美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）上进行的，物理分析由中国科学院近代物理研究所仇浩研究员团队主导完成。相关成果于8月21日发表在国际学术期刊《自然》上。

  仇浩介绍，某种神秘的物理机制导致了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，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，科学家仅发现了6种反物质（超）核。”

  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。这种对撞能产生几万亿度的高温火球，包含几乎等量的正物质与反物质。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，被环绕对撞点的探测器观测到。

  “非常幸运地，我们观测到了反超氢-4。”仇浩说，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，最终获得了约16个反超氢-4的信号。研究团队还进一步测量了反超氢-4的寿命，并与其对应的正粒子超氢-4比较，在测量精度范围内两者寿命没有明显差异，再次验证了正反物质性质的对称性。