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大型强子对撞机确定了反物质的传播距离

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根据新数据,反物质可以在 银河系,在它的粒子被吸收之前。 这一发现可能有助于天文学家寻找暗物质,暗物质是一种神秘物质,约占宇宙总质量的 85%,但由于不与光相互作用而保持不可见状态。

来自 ALICE(大型离子对撞机实验)研究小组的科学家使用反氦核得出了这一发现。 这是氦核的反物质当量,它是在大型强子对撞机 (Large Hadron Collider) 原子核碰撞过程中形成的。VAK). 科学家们在一份声明中说:“我们的结果基于直接吸收测量,首次表明来自银河系中心的反氦 3 原子核可以到达近地空间。”

反物质

虽然这种形式的反物质可以在 HAC 等粒子加速器中产生,但地球上没有反物质核或“反核”的天然来源。 然而,这些反粒子是在银河系的其他地方自然产生的,科学家们倾向于两种可能的来源。

第一个推测的反核源是来自太阳系外的高能宇宙射线与所谓的星际介质中原子的相互作用,星际介质充满了恒星之间的空间。 另一个推定的来源是粒子湮灭 暗物质,它们遍布整个银河系。

反物质

一种情况表明,当暗物质粒子碰撞时,它们会湮灭成粒子,然后衰变成光物质和反物质粒子,如电子和正电子。 科学家们希望,如果暗物质湮灭确实是宇宙中反物质的来源,那么反物质可以为暗物质指明方向。

ALICE 团队通过使用 HAC 碰撞被电离或剥离电子的铅原子来研究反物质的消失。 然后,物理学家测量了这些碰撞产生的反氦 3 原子核如何以 ALICE 探测器的形式与普通物质相互作用。 该实验首次揭示了反氦 3 原子核与普通物质碰撞时消失的速度。

ALICE

在计算机程序的帮助下,研究人员模拟了反粒子在银河系中的传播,并将 ALICE 测量的消失率输入该模型。 该模型使研究人员能够将他们的结果外推到整个星系,并考虑两种建议的反核形成机制。 一个模型认为反物质来自宇宙射线与星际介质的碰撞,而另一个模型将反物质归因于一种假设形式的暗物质,称为弱相互作用大质量粒子 (WIMP)。

对于这些机制中的每一种,ALICE 团队都估计了银河系中反氦 3 核的透明度,即反氦 3 核在被破坏或吸收之前可以自由移动的距离。 模型显示暗物质模型的透明度约为 50%,宇宙射线碰撞模型的透明度范围为 25% 至 90%。

反物质

这些值表明,由于这两个过程而形成的反氦 3 原子核可以传播很远的距离 - 最多可达几个 千秒差距,每千秒差距大约相当于 3300 光年。 顺便说一句,根据 NASA 的说法,银河系的直径约为 30 千秒差距。

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