物理学家称反物质可以轻松穿越我们的银河系

欧洲核子研究中心的碰撞表明，神秘的反物质粒子可以在星际空间持续存在。

国际空间站上的AMS-02实验

一个物理学家小组确定，神秘的 "反核 "可以穿越宇宙而不被星际介质所吸收。这一发现表明我们可能能够识别由深空暗物质产生的反物质。

物理学家估计了银河系对反氦-3核的所谓透明度--也就是说，银河系的星际介质对在太空中飞驰的反核有多宽容。

"ALICE物理学协调员Andrea Dainese在欧洲核子研究中心的一份新闻稿中说："我们的结果首次在直接吸收测量的基础上表明，来自远至我们银河系中心的反氦-3核可以到达近地位置。

反物质不仅仅是科幻小说中的东西。它是一个真实的、自然发生的普通物质的镜像。反物质粒子具有相同的质量，但与普通粒子的电荷相反。电子带有负电荷，而它们的反物质类似物--正电子，则带有正电荷。质子的反物质伙伴是更简单的反质子。

这一原理可以扩展到原子层面。每个原子都有一个原子核--质子和中子粘合在一起的核心，但也有反核，由反质子和反中子组成。我们知道这些存在，因为它们是在1965年的一个实验中被发现的，当时物理学家在实验室中观察到了反氘子（氘原子的反物质版本）。

宇宙在140亿年前摇身一变，发生了大爆炸，从理论上讲，大爆炸应该创造了同等数量的物质和反物质。但是看看你的周围，或者看看最新的韦伯望远镜图像。我们生活在一个由物质主导的宇宙中。物理学中一个悬而未决的问题是所有的反物质发生了什么。

最近的研究小组--一个由物理学家组成的大型国际合作组织--与欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的ALICE探测器合作，在法国圣吉尼斯-普伊附近的地面下，试图离发现这种神秘的东西更近一步。

ALICE（大型离子对撞机实验）是一个11000吨的探测器，研究重离子和其他粒子之间的碰撞，这使得物理学家能够探测我们宇宙中一些最小的、原始的和最奇特的质量。

在最近的实验中，ALICE合作组织试图测量反氦-3核（氦的反物质对应的同位素）遇到普通物质时的消失速度。他们的研究发表在《自然-物理学》上。

艺术家对ALICE（左）和银河系（右）的构思。

该研究的共同作者Laura Šerkšnytė在给Gizmodo的一封电子邮件中说，该研究并不是关于反物质粒子能走多远，而是 "产生的反氦-3有多少会到达探测器"，她是慕尼黑工业大学的物理学家和ALICE合作组织的成员。

换句话说，该团队的研究是一个有用的指标，宇宙反核探测器，如国际空间站上的AMS实验和即将在南极洲进行的GAPS气球实验，将有公平的机会找到这些令人困扰的粒子。

宇宙中的自然反核源有几个候选者；一个是高能宇宙射线与星际介质中的原子碰撞，即占据恒星之间空间的东西。另一个候选者--最近研究的核心部分--是某种被称为WIMPs（弱相互作用大质量粒子）的理论上的暗物质粒子在湮灭时发射出反核。

第三个更奇特的想法是，反核是由反星体发出的，这种理论上的物体--你猜对了--是完全由反物质组成的星体。

与暗物质湮灭事件产生的反核相比，来自宇宙射线与常规物质相互作用的反核将有更高的能量与之相关。从来没有证实过对宇宙光反核的探测（"宇宙 "意味着它们在太空中漂浮，而 "光 "则指它们的质量）。如果在野外没有探测到这种反物质粒子，物理学家最好的赌注是在像大型强子对撞机这样的加速器中。

ALICE合作组织分别模拟了银河系对来自暗物质WIMPs和宇宙射线碰撞的反核的透明度。他们发现暗物质模型的透明度为50%，而宇宙射线模型的透明度范围为25%至90%。

根据他们的测量，反氦-3原子核可以在几千帕斯卡（数千光年）内不被星际介质中的普通物质吸收。

"谢尔克斯尼特说："这篇论文的想法是要展示这种透明度，以及我们现在可以在所有未来的研究中使用我们的测量结果这一事实。

透明度显示，"这些反核实际上可以在原则上进行测量，"谢尔克斯尼特补充道，并指出拥有这些测量结果给未来的研究团队提供了一种解释光反核搜索数据的手段--反过来为暗物质的搜索提供信息。

因此，这些发现对国际空间站上的AMS和GAPS气球任务等反物质核探测器来说是一种救赎。迄今为止，AMS已经收集了2,130亿次宇宙射线事件的数据，而且还在不断增加，这些数据成堆成堆地被用来筛选反物质的迹象。该实验的第二次迭代在宇宙射线中检测到一些反氦候选物。来自GAPS的结果--预计将在2023年底飞行--可以独立确认AMS的反氦检测。

如果物理学家想在对反物质宇宙的理解上取得进展--它在哪里以及我们如何能找到它--并对暗物质有更多的了解，他们需要能够找到一些反核。