Antihelium mang lại hy vọng trong việc tìm kiếm

[ad_1]

Cài Win online

Năm 2010, các nhà vật lý tại Máy Va chạm Hadron Lớn bắt đầu tạo ra một dạng phản vật chất kỳ lạ được gọi là phản helium. Phản vật chất là chất khó nắm bắt sẽ phân hủy khi gặp vật chất thông thường và phản vật chất là phản vật chất sinh đôi của nguyên tử helium cổ điển, thứ bạn tìm thấy trong bóng bay của bữa tiệc. Mặc dù chưa có con người nào từng tìm thấy một cách thuyết phục hạt antihelium xuất hiện tự nhiên trên Trái đất, nhưng nó có thể là chìa khóa để giải đáp một trong những bí ẩn nổi bật nhất trong vật lý học: bản chất của vật chất tối.

Theo nhà vật lý Ivan Vorobyev, một nhà nghiên cứu tại CERN, mặc dù loài quái vật này có thể rất hiếm trên Trái đất, nhưng các nhà vật lý cho rằng nó có thể có rất nhiều trong thiên hà của chúng ta. Đó là bởi vì họ cho rằng antihelium có thể hình thành trong quá trình phân rã của vật chất tối, một chất vô hình dường như chiếm 85% vật chất của vũ trụ. Vào thứ Hai, nhóm của Vorobyev đã thông báo rằng họ đã tạo ra khoảng 18.000 hạt nhân antihelium—và đáng chú ý hơn, họ đã sử dụng kết quả của mình để tính toán khả năng các máy dò trên Trái đất có thể bắt được antihelium trôi dạt từ không gian, nơi nó có thể biểu thị sự hiện diện của bóng tối. vấn đề.

Từ năm 2016 đến 2018, nhóm của Vorobyev đã phá vỡ hơn một tỷ hạt trong vòng 16 dặm của LHC, có trụ sở tại Geneva. Họ đã thực hiện hai loại va chạm hạt: proton với proton và ion chì với ion chì, chúng tách ra để tái tạo vô số hạt mới, chẳng hạn như pion, kaon và nhiều proton hơn. Việc ghi lại đống đổ nát cần hàng petabyte—tức là hàng nghìn ổ cứng di động—dữ liệu. Sau đó, họ bắt đầu sàng lọc nó. Vorobyev, một thành viên của tổ chức cộng tác ALICE, đơn vị thực hiện dự án, cho biết: “Chúng tôi chỉ lọc ra phần mà chúng tôi quan tâm. (Từ viết tắt của A Large Ion Collider Experiment.)

Cụ thể, nhóm của Vorobyev nhắm vào một phiên bản của phản hạt được gọi là phản heli-3, bao gồm hai phản proton và một phản nơtron. Nhóm của Vorobyev không phải là những người đầu tiên tạo ra phản helium-3: Các nhà khoa học đã quan sát thấy phản hạt này lần đầu tiên vào năm 1970 bằng cách tạo ra nó trong một máy va chạm. Tuy nhiên, chưa ai từng nắm bắt được nó một cách thuyết phục trong tự nhiên. Trong khi phản vật chất hình thành một cách tự nhiên trên hành tinh của chúng ta, nó thường bao gồm các hạt nhẹ như positron, bản sao phản vật chất của các electron, có khối lượng nhỏ hơn hàng nghìn lần so với phản helium. Nhưng antihelium-3 tương đối nặng và hạt phản vật chất càng nặng thì càng hiếm khi được tạo ra. Vorobyev nói: “Nếu bạn va chạm với các ion nặng, mỗi nucleon bổ sung sẽ tiêu tốn của bạn khoảng 300 hoặc 400 lần. “Điều đó có nghĩa là mọi hạt nhân tiếp theo sẽ được tạo ra với hệ số nhỏ hơn 350 lần so với hạt nhân trước đó.”

Mặc dù các nhà vật lý đã suy ra sự hiện diện của vật chất tối thông qua ảnh hưởng hấp dẫn của nó đối với sự quay của các thiên hà, nhưng họ vẫn chưa biết nó được làm từ gì. Các giả thuyết bao gồm các vật thể nặng như lỗ đen và nhẹ bằng 100 phần triệu khối lượng của một electron. Hai thập kỷ trước, các nhà vật lý lần đầu tiên đề xuất rằng một số hạt vật chất tối nhất định—được gọi là Hạt có Khối lượng Tương tác Yếu, hay WIMP—có thể hủy với phản vật chất tối để tạo ra vật chất và phản vật chất với lượng bằng nhau. Nếu vật chất tối phóng ra phản hạt khi nó phân hủy, thì việc tìm ra phản hạt này sẽ là manh mối cho thấy nó thực sự tồn tại.

Về lý thuyết, các nhà vật lý đang tìm kiếm vật chất tối có thể thực sự săn lùng cả hai vật chất này. hoặc phản vật chất mà nó tạo ra. “Trong nhiều mô hình, vật chất tối là phản hạt của chính nó, hoặc có lượng vật chất tối và phản vật chất tối bằng nhau,” nhà vật lý Tim Linden của Đại học Stockholm ở Thụy Điển, người không tham gia thí nghiệm LHC, cho biết. “Dù bằng cách nào, bạn có xu hướng tạo ra số phản hạt bằng số hạt từ sự hủy diệt vật chất tối.”

Tuy nhiên, các ngôi sao và các vật thể thiên văn khác không liên quan đến vật chất tối cũng tạo ra rất nhiều hạt vật chất ngoài trái đất, Linden nói, điều này gây khó khăn cho việc xác định nguồn gốc của chúng. “Vì vậy, chúng tôi tìm kiếm các dấu hiệu của phản vật chất, bởi vì các quá trình vật lý thiên văn tạo ra chúng rất kém và phông nền thì nhỏ hơn,” ông nói. Theo nghĩa này, bất kỳ hạt phản vật chất nào được phát hiện từ không gian đều có nhiều khả năng đến từ vật chất tối.

cài đặt phần mềm online
[ad_2]