Ja tässä on raskain koskaan valmistettu antimaterian ydin 💥

Suuri hadronikollideri (LHC) on jälleen kerran ylittänyt tieteen rajat havaitsemalla raskaimman koskaan havaittavan antimaterian ytimen. Tämä löytö avaa uuden ikkunan universumin ensimmäisiin hetkiin, tarjoten arvokkaita vihjeitä aineen ja antimaterian epäsymmetriasta.


Tämä atomiydin, antihyperhelium-4, on hyperhelium-4:n antimateria. Sen havaitseminen LHC:n ALICE-ilmaisimella voi auttaa ratkaisemaan yhden fysiikan suurimmista arvoituksista: miksi universumissa on enemmän ainetta, vaikka aine ja antimateria on luotu yhtä suurina määrinä alkuräjähdyksen hetkellä?

LHC, joka sijaitsee Geneven lähellä, on kuuluisa Higgsin bosonin löytämisestä, joka on avainasemassa muiden hiukkasten massan ymmärtämisessä. LHC:ssä tapahtuvat törmäykset luovat aineen tilan, jota kutsutaan kvarkki-gluoniplasmaksi, joka on samanlainen kuin se, joka oli olemassa heti alkuräjähdyksen jälkeen. Juuri tässä plasmassa syntyvät hyperytimet ja niiden antimateriat.

Hyperytimet, jotka sisältävät protoneja, neutroneja ja hyperoneja, ovat harvinaisia ja monimutkaisia rakenteita. Hyperonit, toisin kuin protonit ja neutronit, sisältävät niin sanottuja "outoja" kvarkkeja. Nämä objektit, vaikka ne löydettiin vuosikymmeniä sitten kosmisista säteistä, ovat edelleen vaikeita tutkia laboratoriossa.

ALICE-yhteistyö on havainnut antihyperhelium-4:ää analysoimalla vuonna 2018 tapahtuneiden lyijyydinten törmäystietoja. Tämä havaitseminen oli mahdollista kehittyneen koneoppimistekniikan ansiosta, joka ylittää perinteiset tutkimusmenetelmät. Tieteilijät ovat myös mittanneet sen massan, vahvistaen nykyisten teorioiden ennusteita.


Antimaterian tutkimus voisi valaista aineen ja antimaterian epäsymmetrian mysteeriä. Tulokset osoittavat, että ainetta ja antimateriaa tuotetaan yhtä suurina määrinä kvarkki-gluoniplasmassa, mikä vahvistaa aineen hallitsevuuden arvoitusta universumissa.

Mitkä ovat kvarkki-gluoniplasma?

Kvarkki-gluoniplasma on aineen tila, joka oli olemassa heti alkuräjähdyksen jälkeen. Tässä tilassa kvarkit ja gluonit, protonien ja neutronien perusosat, eivät ole sidottuina hiukkasiin, vaan muodostavat tiheän ja kuuman "keiton".

Tätä tilaa luodaan törmäyslaitteissa, kuten LHC:ssä, törmäämällä atomiytimiin äärimmäisen korkeilla energioilla. Nämä törmäykset antavat tieteilijöille mahdollisuuden tutkia aineen ominaisuuksia olosuhteissa, jotka ovat samanlaisia kuin universumin ensimmäiset hetket.


Kvarkki-gluoniplasma on ratkaisevan tärkeä ymmärtääksemme, kuinka kvarkit ja gluonit yhdistyivät muodostaakseen protonit ja neutronit, jotka ovat näkyvän aineen peruskivet universumissa tänään.

Miksi antimateria on niin harvinaista?

Antimateria on aineen vastakohta, ja sen hiukkasilla on vastakkaiset sähkövaraukset. Esimerkiksi antiprotonilla on negatiivinen varaus, kun taas protonilla on positiivinen varaus.

Nykyisten teorioiden mukaan ainetta ja antimateriaa on tuotettu yhtä suurina määrinä alkuräjähdyksessä. Kuitenkin pieni epäsymmetria on johtanut aineen hallitsevuuteen. Tämän epäsymmetrian tarkat syyt ovat edelleen yksi fysiikan suurimmista mysteereistä.

Antimaterian tutkimus, kuten antihyperhelium-4, voisi tarjota vihjeitä tästä epäsymmetriasta. Ymmärtämällä, kuinka ja miksi antimateria on hävinnyt, tieteilijät toivovat voivansa paljastaa universumin ensimmäisten hetkien salaisuudet.