Wielki Zderzacz Hadronów to urządzenie rodem z filmów science fiction. To tutaj fizycy rozpędzają pojedyncze cząstki elementarne do prędkości bliskich prędkości światła, aby następnie je ze sobą zderzyć, a następnie uważnie obserwować powstałe w tych zderzeniach cząstki. To tu właśnie pojawiają się, aby po ułamku sekundy zniknąć cząstki, których w normalnych warunkach nie da się zaobserwować. Naukowcy lubią nawet twierdzić, że w tym ułamku sekundy po zderzeniu cząstek, są w stanie obserwować wszechświat takim, jakim był tuż po Wielkim Wybuchu.
Najnowsze odkrycie pochodzi z eksperymentu ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Pierwsze informacje opublikowane w niezrecenzowanym jeszcze artykule naukowym wskazują na to, że naukowcom udało się dostrzec w powodzi cząstek po zderzeniu cząstkę antyhiperhelu-4. Musicie przyznać, że nazwa brzmi naprawdę fantastycznie.
Czym jest antyhiperhel-4?
Zacznijmy od początku. Hel jest drugim najpowszechniejszym pierwiastkiem we wszechświecie. Każdy atom helu składa się z dwóch protonów, dwóch neutronów i dwóch elektronów.
O ile elektrony są faktycznie niepodzielne, to już protony i neutrony budujące jądro każdego pierwiastka składają się z kwarków. W protonie mamy dwa kwarki górne i jeden dolny, a w neutronie dwa dolne i jeden górny.
Czytaj także: Wkrótce ciężarówkami będzie jeździć antymateria. To brzmi jak science fiction
Myliłby się jednak ten, kto uważa, że we wszechświecie kwarki są tylko górne i dolne. Znamy bowiem aż sześć rodzajów kwarków: górny, dolny, dziwny, powabny, niski i wysoki. Kwark dziwny dla przykładu jest tak naprawdę cięższą wersją kwarka dolnego.
Tutaj robi się ciekawiej. Weźmy proton lub neutron i zamieńmy jeden z ich kwarków na kwark dziwny. W ten sposób otrzymamy hiperon, który co do zasady jest po prostu cięższą wersją odpowiednio protonu lub neutronu. Taki hiperon istnieje niezwykle krótko, ale przy tym wystarczająco długo, aby połączyć się z protonami i neutronami.
Wróćmy teraz do helu. Jądro atomu tego pierwiastka, jak już wspomniano wyżej, zbudowane jest z dwóch neutronów i dwóch protonów. Jeżeli jeden neutron zamienimy na hiperon, powstanie hiperhel-4.
No i tu dochodzimy do opisywanego tutaj odkrycia. Naukowcy nie odkryli jednak hiperhelu-4, a jego odpowiednik ze świata antymaterii, czyli antyhiperhel-4. Wróć, samego antyhiperhelu-4 nie zaobserwowano, ale już produkty jego rozpadu tak. Tymi produktami były jądro antyhelu-3, antyproton i pion. Uff. Mamy zatem pierwszy dowód na odkrycie w LHC najcięższego dotąd jądra antymaterii.
Czytaj także: Schłodzili atom pozytonium. Tajemnice antymaterii znalazły się w zasięgu ręki
Warto tutaj przy okazji wspomnieć, że w ubiegłym roku naukowcy z LHC odkryli najlżejsze dotąd hiperjądro, tj. jądro hipertrytu oraz jądro antyhipertrytu.
W ramach tego typu badań naukowcy starają się coraz dokładniej opisywać paletę cząstek występujących we wszechświecie. Wiedza ta może jednak przyczynić się do poszukiwania odpowiedzi na jedno z fundamentalnych pytań fizyki: skoro w Wielkim Wybuchu powstało tyle samo materii i antymaterii, dlaczego obecnie wszechświat zdominowany jest przez materię?