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大型強子對撞機確定了反物質的傳播距離

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根據新數據,反物質可以在 銀河系,在它的粒子被吸收之前。 這一發現可能有助於天文學家尋找暗物質,暗物質是一種神秘物質,約佔宇宙總質量的 85%,但由於不與光相互作用而保持不可見狀態。

來自 ALICE(大型離子對撞機實驗)研究小組的科學家使用反氦核得出了這一發現。 這是氦核的反物質當量,它是在大型強子對撞機 (Large Hadron Collider) 原子核碰撞過程中形成的。瓦克). 科學家們在一份聲明中說:“我們的結果基於直接吸收測量,首次表明來自銀河系中心的反氦 3 原子核可以到達近地空間。”

反物質

雖然這種形式的反物質可以在 HAC 等粒子加速器中產生,但地球上沒有反物質核或“反核”的天然來源。 然而,這些反粒子是在銀河系的其他地方自然產生的,科學家們傾向於兩種可能的來源。

第一個推測的反核源是來自太陽系外的高能宇宙射線與所謂的星際介質中原子的相互作用,星際介質充滿了恆星之間的空間。 另一個推定的來源是粒子湮滅 暗物質,它們遍布整個銀河系。

反物質

一種情況表明,當暗物質粒子碰撞時,它們會湮滅成粒子,然後衰變成光物質和反物質粒子,如電子和正電子。 科學家們希望,如果暗物質湮滅確實是宇宙中反物質的來源,那麼反物質可以為暗物質指明方向。

ALICE 團隊通過使用 HAC 碰撞被電離或剝離電子的鉛原子來研究反物質的消失。 然後,物理學家測量了這些碰撞產生的反氦 3 原子核如何以 ALICE 探測器的形式與普通物質相互作用。 該實驗首次揭示了反氦 3 原子核與普通物質碰撞時消失的速度。

ALICE

在計算機程序的幫助下,研究人員模擬了反粒子在銀河系中的傳播,並將 ALICE 測量的消失率輸入該模型。 該模型使研究人員能夠將他們的結果外推到整個星系,並考慮兩種建議的反核形成機制。 一個模型認為反物質來自宇宙射線與星際介質的碰撞,而另一個模型將反物質歸因於一種假設形式的暗物質,稱為弱相互作用大質量粒子 (WIMP)。

對於這些機制中的每一種,ALICE 團隊都估計了銀河系中反氦 3 核的透明度,即反氦 3 核在被破壞或吸收之前可以自由移動的距離。 模型顯示暗物質模型的透明度約為 50%,宇宙射線碰撞模型的透明度範圍為 25% 至 90%。

反物質

這些值表明,由於這兩個過程而形成的反氦 3 原子核可以傳播很遠的距離 - 最多可達幾個 千秒差距,每千秒差距大約相當於 3300 光年。 順便說一句,根據 NASA 的說法,銀河系的直徑約為 30 千秒差距。

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