การทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลกได้เกิดขึ้นอีกครั้ง โดยตรวจพบร่องรอยของอนุภาคปฏิสสารที่หนักที่สุดเท่าที่เคยพบมา
นั่นหมายถึงเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) มากที่สุดที่เคยสร้างมา ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้มองเห็นสภาพต่างๆ ที่มีอยู่เมื่อเอกภพมีอายุไม่ถึงหนึ่งวินาที อนุภาคปฏิสสารเป็นคู่ของอนุภาคสสารขนาดใหญ่ที่เรียกว่าไฮเปอร์ฮีเลียม-4 และการค้นพบของมันสามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์ไขปริศนาว่าเหตุใดสสารธรรมดาจึงครอบงำจักรวาล แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าสสารและปฏิสสารจะถูกสร้างขึ้นในปริมาณเท่ากันในตอนเช้าตรู่ ของเวลา
ความไม่สมดุลนี้เรียกว่า "ความไม่สมดุลของสสาร-ปฏิสสาร" อนุภาคสสารและอนุภาคปฏิสสารจะทำลายล้างเมื่อสัมผัสกัน และปล่อยพลังงานกลับคืนสู่จักรวาล นั่นหมายความว่าถ้าความไม่สมดุลระหว่างทั้งสองไม่ได้เกิดขึ้นในช่วงต้นของจักรวาล จักรวาลก็อาจจะเป็นสถานที่ที่ว่างเปล่าและน่าสนใจน้อยกว่ามาก
LHC ไม่ใช่คนแปลกหน้าสำหรับการค้นพบที่เปลี่ยนกระบวนทัศน์เกี่ยวกับจักรวาลในยุคแรกเริ่ม LHC เป็นเส้นทางวนยาว 27 กิโลเมตรใต้เทือกเขาแอลป์ใกล้กับเมืองเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ LHC มีชื่อเสียงมากที่สุดจากการค้นพบซึ่งเป็น "ผู้ส่งสาร" ของสนามฮิกส์ที่รับผิดชอบในการให้อนุภาคอื่นมีมวลในตอนเช้าตรู่
การชนกันที่เกิดขึ้นที่ LHC ทำให้เกิดสถานะของสสารที่เรียกว่า "พลาสมาควาร์ก-กลูออน" ทะเลพลาสมาหนาแน่นนี้เหมือนกับ "ซุปดึกดำบรรพ์" ของสสารที่เต็มจักรวาลประมาณหนึ่งในล้านวินาทีหลังจากนั้น
"ไฮเปอร์นิวเคลียส" ที่แปลกใหม่และปฏิสสารคู่กันเกิดขึ้นจากพลาสมาควาร์ก-กลูออน ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เหลือบมองสภาพของเอกภพยุคแรกเริ่ม
ที่เกี่ยวข้อง:
อลิซผ่านกระจกมอง
ไฮเปอร์นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนเหมือนกับนิวเคลียสของอะตอมธรรมดา และยังมีอนุภาคที่ไม่เสถียรที่เรียกว่า "ไฮเปอร์รอน" เช่นเดียวกับโปรตอนและนิวตรอน ไฮเปอร์รอนประกอบด้วยอนุภาคพื้นฐานที่เรียกว่า "ควาร์ก" ในขณะที่โปรตอนและนิวตรอนประกอบด้วยควาร์กสองประเภทที่เรียกว่าควาร์กขึ้นและลง ไฮเปอร์รอนมีสิ่งที่เรียกว่า "ควาร์กแปลก" หนึ่งชนิดหรือมากกว่านั้น
ไฮเปอร์นิวเคลียสถูกค้นพบครั้งแรกในรังสีคอสมิก ซึ่งเป็นฝนของอนุภาคมีประจุที่ตกลงมาบนโลกจากห้วงอวกาศเมื่อประมาณเจ็ดทศวรรษที่แล้ว อย่างไรก็ตาม พวกมันหาได้ยากในธรรมชาติ และเป็นการยากที่จะสร้างและศึกษาในห้องทดลอง สิ่งนี้ทำให้พวกเขาค่อนข้างลึกลับ
การค้นพบหลักฐานแรกของไฮเปอร์นิวเคลียสที่เป็นคู่ปฏิสสารของไฮเปอร์ฮีเลียม-4 เกิดขึ้นที่เครื่องตรวจจับ LHC ALICE
ในขณะที่การทดลองส่วนใหญ่จากเก้าการทดลองที่ LHC ซึ่งแต่ละการทดลองมีเครื่องตรวจจับของตัวเอง สร้างผลลัพธ์โดยการกระแทกโปรตอนเข้าด้วยกันด้วยความเร็วใกล้แสง การทำงานร่วมกันของ ALICE จะสร้างพลาสมาควาร์ก-กลูออนโดยการกระแทกอนุภาคที่หนักกว่ามากเข้าด้วยกัน ซึ่งมักจะเป็นนิวเคลียส หรือ "ไอออน"
การชนกันของไอออนของเหล็ก (ลองบอกว่าเร็วสิบเท่า) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างไฮเปอร์นิวเคลียสจำนวนมาก จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการชนไอออนหนักประสบความสำเร็จในการสังเกตไฮเปอร์นิวเคลียสที่เบาที่สุด ไฮเปอร์ไตรตัน และคู่ปฏิสสารของมัน ซึ่งก็คือ แอนติไฮเปอร์ไตรตัน
จนกระทั่งต้นปี 2024 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ใช้ Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) ในนิวยอร์กเพื่อตรวจหาแอนติไฮเปอร์ไฮโดรเจน-4 ซึ่งประกอบด้วยแอนติโปรตอน แอนตินิวตรอน 2 ตัว และอนุภาคที่ประกอบด้วยควาร์กที่เรียกว่า "แอนติแลมบ์ดา"
ตอนนี้ ALICE ได้ติดตามสิ่งนี้ด้วยการตรวจพบอนุภาคต้านไฮเปอร์นิวเคลียสที่หนักกว่า antihyperhelium-4 ซึ่งประกอบด้วยแอนติโปรตอนสองตัว แอนตินิวตรอน และแอนติแลมบ์ดา
การชนกันของตะกั่ว-ตะกั่วและข้อมูล ALICE ที่ทำให้เกิดการตรวจพบไฮเปอร์นิวเคลียสปฏิสสารที่หนักที่สุดที่ LHC จริง ๆ แล้วย้อนกลับไปในปี 2018
ลักษณะเฉพาะของแอนติไฮเปอร์ฮีเลียม-4 ถูกเปิดเผยโดยการสลายตัวไปเป็นอนุภาคอื่นๆ และการตรวจจับอนุภาคเหล่านี้
นักวิทยาศาสตร์ของ ALICE ล้อเล่นลายเซ็นของ antihyperhelium-4 จากข้อมูลโดยใช้เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องที่สามารถทำได้ดีกว่าเทคนิคการค้นหาตามปกติของการทำงานร่วมกัน
นอกเหนือจากการระบุหลักฐานของ antihyperhelium-4 และ antihyperhydrogen-4 แล้ว ทีมงาน ALICE ยังสามารถตรวจสอบมวลของพวกเขาได้ ซึ่งสอดคล้องกับข้อตกลงที่ดีในปัจจุบัน-
นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถระบุปริมาณของอนุภาคเหล่านี้ที่เกิดจากการชนกันของตะกั่วและตะกั่วได้
พวกเขาพบว่าตัวเลขเหล่านี้สอดคล้องกับข้อมูล ALICE ซึ่งบ่งชี้ว่าปฏิสสารและสสารถูกสร้างขึ้นในปริมาณที่เท่ากันจากพลาสมาควาร์ก-กลูออนที่ผลิตในระดับพลังงานที่ LHC สามารถเข้าถึงได้
สาเหตุของความไม่สมดุลของสสาร/ปฏิสสารในเอกภพยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่สารแอนติไฮเปอร์ฮีเลียม-4 และแอนติไฮเปอร์ไฮโดรเจน-4 สามารถให้เบาะแสสำคัญในความลึกลับนี้ได้
