LHC团队确定“穿越万里”反原子核 有望作为间接探测工具搜寻暗物质丨总编辑圈点

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科技日报记者 张梦然

轻反原子核由反质子和反中子组成。根据《自然·物理》杂志发表的一篇论文，大型强子对撞机（LHC）团队研究认为，轻反原子核或能在银河系中穿越很长的距离。这项研究结果表明，这些反原子核或能用于寻找暗物质。

欧洲核子研究中心ALICE探测器及宇宙中的反氦湮灭的艺术概念图。图片来源：《自然·物理》

反原子以及反原子构成的反分子等，统称为反物质，反物质与我们周围世界中的常规“正”物质相遇，则发生湮灭，释放大量能量。也正因如此，地球上没有反原子核的天然来源，但它们会在银河系的其他地方产生。有观点提出，反原子核可能是源于太阳系外的高能宇宙辐射与星际介质（星系中恒星之间空间）中的原子相互作用的结果。另一种观点认为，反原子核是尚未发现的暗物质粒子湮灭所形成的。

为探索反原子核与物质的相互作用，欧洲核子研究中心的LHC所属ALICE合作组，日前分析了氦-3（氦的一种稳定同位素）原子核的反粒子。研究人员利用LHC的粒子对撞产生反氦-3原子核，再让这些反原子核与ALICE探测器中的物质相互作用，让它们消失。

通过研究，团队科学家们确定了反氦-3原子核的消失概率，以及这种概率在这些反原子核穿越银河系过程中所产生的影响。

科学家们此前已知，要通过探测宇宙线中的各种粒子来寻找暗物质的信号，如果暗物质能够湮灭或者衰变到标准模型粒子，那么暗物质的额外流强，就可以被探测器所接收到。宇宙线中的反原子核之所以被认为是暗物质间接探测的重要工具，就是因为其流强相对较高，特别是反氘核与反氦核，有可能达到现代宇宙线探测器的灵敏度极限。鉴于此，当前的研究结果也意味着，能穿越很长的距离的反氦-3原子核很适合用来搜索暗物质湮灭。

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天体物理和宇宙学研究结果表明，暗物质是宇宙中物质的主要形式，约占所有物质的85%。但它如此“孤僻”，几乎不与其他物质发生反应。全世界的科研人员都在苦苦探索，上天入地，用直接法和间接法试图找到它存在的证据，驱除物理学上空的这一片乌云。有观点认为，反原子核是暗物质粒子湮灭所形成的。现在LHC所属合作组ALICE明确了反原子核消失概率和穿越很长距离的能力，那么，这一“信使”就可以成为一种寻找暗物质的理想标的，为发现它提供参考。

关键词： 探测工具