Bliżej zrozumienia asymetrii materia – antymateria

Na łamach „Nature” ukazał się artykuł zespołu z Wydziału Fizyki PW dotyczący pierwszej eksperymentalnej obserwacji antyhiperjądra. Prace były prowadzone w ramach eksperymentu STAR przy zderzaczu RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) Brookhaven National Laboratory.

Naukowcy badający ślady cząstek powstających w wyniku aż sześciu miliardów zderzeń jąder atomowych w Relatywistycznym Zderzaczu Ciężkich Jonów (RHIC) – „rozbijaczu atomów” odtwarzającym warunki wczesnego Wszechświata – odkryli nowy rodzaj jądra antymaterii, najcięższy kiedykolwiek wykryty. Te składające się z czterech cząstek antymaterii – antyprotonu, dwóch antyneutronów i jednego antyhiperonu – egzotyczne antyjądra są znane jako antyhiperwodór-4. 

Członkowie kolaboracji STAR dokonali tego odkrycia, wykorzystując swój detektor do analizy szczegółów szczątków po zderzeniach. W swojej publikacji wyjaśnili, w jaki sposób wykorzystali już te egzotyczne antycząstki do poszukiwania różnic między materią a antymaterią.

Początki Wszechświata to asymetria między wytworzoną ilością materii i antymaterii. Ta nierówność zdeterminowała kształt Wszechświata znanego nam dzisiaj – to Wszechświat zdominowany przez materię. Źródła tej asymetrii pozostają dotąd nieznane. Zderzenia jąder o wysokiej energii tworzą warunki podobne do tych, które panowały we wczesnym Wszechświecie, zaledwie mikrosekundy po Wielkim Wybuchu, z porównywalnymi ilościami materii i antymaterii. Duża część powstałej antymaterii ulega anihilacji, co czyni takie zderzenia skutecznym narzędziem do eksperymentalnego tworzenia ciężkich obiektów jądrowych z antymaterii oraz badania ich właściwości. Daje to nadzieję na znalezienie odpowiedzi na pytania dotyczące asymetrii między materią a antymaterią. 

Zaangażowani w eksperyment naukowcy należący do zespołu kierowanego przez prof. Hannę Zbroszczyk – prof. Daniel Kikoła, dr Debasish Mallick, dr Diana Pawłowska, prof. Jan Pluta, mgr Priyanka Roy Chowdhury, dr Srikanta Tripathy Kumar i dr Daniel Wielanek – uczestniczyli w badaniach prowadzących do obserwacji antymaterii w postaci antyhiperwodoru-4. Zmierzone zostały także czasy życia tych antyhiperjąder, porównano je też z czasami życia odpowiadających im hiperjąder, testując tym samym symetrię między materią a antymaterią.

Z pracą naszych badaczy można się zapoznać na stronie „Nature”.

Źródło: fizyka.pw.edu.pl