Ontdekking van zwaarste exotische antimateriekern ooit bij Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC)

AmsterdamWetenschappers bij de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) hebben een nieuw type antideeltjeskern ontdekt, genaamd antihyperhydrogen-4. Deze bestaat uit vier antideeltjes: één antiproton, twee antineutronen en één antihyperon. De ontdekking werd gedaan door het STAR Collaboration-team na het onderzoeken van gegevens van zes miljard botsingen van atoomkernen. Deze antideeltjeskern is de zwaarste die tot nu toe is gevonden.

Om deze ontdekking beter te begrijpen, volgt hier een kort overzicht van waarom deze vondst significant is:

• De bestanddelen van antihyperwaterstof-4 bevatten een ongebruikelijk deeltje genaamd antihyperon, specifiek een antilambda.
• STAR-fysici hadden eerder lichtere antimaterie kernen gedetecteerd, zoals antihypertriton en antihelium-4.
• Deze nieuwste detectie vereiste dat vier antimateriedeeltjes dicht genoeg in tijd en ruimte samenkwamen om een tijdelijk gebonden staat te vormen.

Het STAR-team ontdekte antihyperwaterstof-4 door te kijken naar de vervalproducten, voornamelijk antihelium-4 en een pion (pi+). Ondanks de moeilijkheden identificeerden ze ongeveer 22 mogelijke gebeurtenissen die kunnen wijzen op deze zeldzame antihyperkern, met een schatting van ongeveer 16 daadwerkelijke detecties.

Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontdekt om de verschillen tussen materie en antimaterie te bestuderen. Hoewel materie en antimaterie dezelfde fysieke eigenschappen, behalve tegengestelde ladingen, zouden hebben, bestaat het grootste deel van het universum uit materie. Experimenten bij RHIC, waar zware ionen botsen en bijna gelijke hoeveelheden materie en antimaterie produceren, kunnen onderzoekers helpen begrijpen waarom er meer materie dan antimaterie is.

Door de levensduur van antimaterie-versies van hyperwaterstof-4 en hypertriton te vergelijken met hun materie-tegenhangers, ontdekten de onderzoekers geen wezenlijke verschillen. Dit resultaat bevestigt de huidige fysische modellen die uitgaan van een symmetrie tussen materie en antimaterie.

De bevestiging van de verwachte modellen laat ons nog steeds afvragen waarom het heelal meer materie dan antimaterie bevat. Dit aanhoudende mysterie stimuleert voortdurend onderzoek. Toekomstige plannen omvatten het meten van kleine massaverschillen tussen deeltjes en antideeltjes om nieuwe inzichten te verkrijgen.

Deze experimenten helpen ons te begrijpen waarom het universum tegenwoordig is zoals het is door de gedetailleerde eigenschappen van antimaterie te bestuderen. Het onderzoek ontving steun van het DOE Office of Science, de Amerikaanse National Science Foundation en diverse internationale organisaties. Grote wetenschappelijke rekencentra leverden de benodigde computerbronnen voor deze uitgebreide studie, wat een belangrijke vooruitgang betekent in het onderzoek naar antimaterie.