Bliżej zrozumienia asymetrii materia – antymateria
Detektor STAR śledzący tysiące cząstek wytwarzanych przez każde zderzenie jonów w RHIC. Waży 1200 ton, a wielkością dorównuje niejednemu domowi. Fot: Brookhaven National Laboratory, flickr, CC BY-NC-ND 2.0
Naukowcy naszego wydziału na łamach Nature opublikowali artykuł 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.
Wizualizacja antyhipewodoru-4, który składa się z jednego antyprotonu, dwóch antyneutronów i jednego anty hiperonu lambda, grafika: Institute of Modern Physics, China
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.
