O experimento científico mais massivo do mundo fez isso de novo, detectando indícios da partícula de antimatéria mais pesada já encontrada.
Isto significa que o Grande Colisor de Hádrons (LHC), o mais poderoso acelerador de partículas já construído, deu aos cientistas um vislumbre das condições que existiam quando o universo tinha menos de um segundo de idade. A partícula de antimatéria é parceira de uma partícula massiva de matéria chamada hiperhélio-4, e sua descoberta pode ajudar os cientistas a resolver o mistério de por que a matéria common passou a dominar o universo, apesar do fato de que a matéria e a antimatéria foram criadas em quantidades iguais no amanhecer. de tempo.
Esse desequilíbrio é conhecido como “assimetria matéria-antimatéria”. Partículas de matéria e partículas de antimatéria se aniquilam com o contato, liberando sua energia de volta ao cosmos. Isso implica que, se um desequilíbrio entre os dois não tivesse surgido no início do universo, então o cosmos poderia ter sido um lugar muito mais vazio e menos interessante.
O LHC conhece bem as descobertas que mudam o paradigma sobre o universo primitivo. Percorrendo um circuito de 27 quilômetros de comprimento sob os Alpes, perto de Genebra, na Suíça, o LHC é mais famoso por sua descoberta do Partícula do Bóson de Higgso “mensageiro” do Campo de Higgs responsável por dar massa a outras partículas no início dos tempos.
As colisões que ocorrem no LHC geram um estado da matéria denominado “plasma quark-glúon”. Este denso mar de plasma é igual à “sopa primordial” de matéria que encheu o universo cerca de um milionésimo de segundo depois o Large Bang.
“Hipernúcleos” exóticos e suas contrapartes de antimatéria emergem deste plasma de quark-glúon, permitindo aos cientistas um vislumbre das condições do universo primitivo.
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ALICE através do espelho
Os hipernúcleos contêm prótons e nêutrons como os núcleos atômicos comuns e também partículas instáveis chamadas “hiperons”. Assim como os prótons e os nêutrons, os hiperons são compostos de partículas fundamentais chamadas “quarks”. Enquanto prótons e nêutrons contêm dois tipos de quarks conhecidos como quarks up e down, os hiperons contêm um ou mais chamados “quarks estranhos”.
Os hipernúcleos foram descobertos pela primeira vez em raios cósmicos, chuvas de partículas carregadas que chovem do espaço profundo na Terra há cerca de sete décadas. No entanto, raramente são encontrados na natureza e são difíceis de criar e estudar em laboratório. Isso os tornou um tanto misteriosos.
A descoberta da primeira evidência de hipernúcleos que é uma contraparte de antimatéria do hiperhélio-4 foi feita no detector LHC ALICE.
Enquanto a maioria dos nove experimentos no LHC, cada um com seu próprio detector, gera seus resultados ao colidir prótons próximo à velocidade da luz, a colaboração ALICE cria plasma de quark-glúon ao colidir partículas muito mais pesadas, geralmente núcleos de chumbo, ou “íons”.
A colisão de íons de ferro (tente dizer isso dez vezes mais rápido) é ideally suited para gerar quantidades significativas de hipernúcleos. No entanto, até recentemente, os cientistas que conduziam colisões de iões pesados só tinham conseguido observar o hipernúcleo mais leve, o hipertríton, e o seu parceiro de antimatéria, o anti-hipertríton.
Isso foi até o início de 2024, quando os cientistas usaram o Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) em Nova York para detectar o anti-hiperhidrogênio-4, que é composto de um antipróton, dois antinêutrons e uma partícula contendo quark chamada “antilambda”.
Agora, ALICE seguiu isso com a detecção de uma partícula anti-hipernúcleo mais pesada, o anti-hiperhélio-4, composta por dois antiprótons, um antinêutron e um antilambda.
A colisão chumbo-chumbo e os dados ALICE que produziram a detecção do hipernúcleo de antimatéria mais pesado já encontrado no LHC datam, na verdade, de 2018.
A assinatura do anti-hiperhélio-4 foi revelada por seu decaimento em outras partículas e pela detecção dessas partículas.
Os cientistas do ALICE extraíram a assinatura do anti-hiperhélio-4 dos dados usando uma técnica de aprendizado de máquina que pode superar as técnicas de pesquisa usuais da colaboração.
Além de detectar evidências de anti-hiperhélio-4 e anti-hiperhidrogênio-4, a equipe do ALICE também conseguiu determinar suas massas, que estavam em boa concordância com as atuais. teorias da física de partículas.
Os cientistas também conseguiram determinar as quantidades dessas partículas produzidas em colisões chumbo-chumbo.
Eles descobriram que estes números são consistentes com os dados do ALICE, que indicam que a antimatéria e a matéria são produzidas em quantidades iguais a partir do plasma de quark-glúon produzido nos níveis de energia que o LHC é capaz de atingir.
A razão para o desequilíbrio matéria/antimatéria do universo permanece desconhecida, mas o anti-hiperélio-4 e o anti-hiperhidrogênio-4 podem fornecer pistas importantes neste mistério.
