Ученые ALICE на БАК впервые обнаружили антигипергелий-4
Ученые из коллаборации ALICE на Большом адронном коллайдере впервые обнаружили антигипергелий-4, самое тяжелое гиперядро антиматерии. Исследование основывалось на данных 2018 года и применении машинного обучения.
Учёные из коллаборации ALICE, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), сообщили о первом наблюдении признаков существования антигипергелия-4. Этот элемент представляет собой самое массивное гиперядро антиматерии, которое было обнаружено на LHC. Результаты данного исследования опубликованы на платформе препринтов arXiv.
Антигипергелий-4 включает в себя состав из двух антипротонов, одного антинейтрона и антилямбды — частицы, содержащей странный кварк. Это гиперядро является редкой формой материи, возможной к получению только в среде высокоэнергетических столкновений тяжёлых ионов. До настоящего времени экспериментаторам удавалось наблюдать менее массивные гиперядра и антигиперядра, такие как гипертритон и антигипертритон.
Для проведения данного исследования эксперты анализировали данные, собранные в 2018 году в ходе столкновений свинца на свинце с энергией на уровне 5,02 тераэлектронвольта на пару нуклонов. Впервые в анализе был применён метод машинного обучения, предназначенный для выявления сигналов, связанных с гипергелием-4 и антигипергелием-4. Этот метод позволил с высокой точностью выделять потенциальных кандидатов на гиперядра и их антиматериальные аналоги из обширного массива экспериментальных данных.
Идентификация кандидатов на антигипергелий-4 осуществлялась путём обнаружения их распада на ядро антигелия-3, антипротон и заряженный пион. Аналогично, распознавание кандидатов на антигиперводород-4 происходило благодаря их распаду на антигелий-4 и пион. Помимо установления факта существования антигипергелия-4, исследование выявило антигиперводород-4 с ещё более высокой значимостью, равной 4,5 стандартных отклонений.
Массы обоих гиперядер соответствуют действующим мировым значениям, а их произведённый выход подкрепляет прогнозы статистической модели адронизации. Это подтверждает, что образование гиперядер в условиях столкновений тяжёлых ионов адекватно описывается данной моделью, учитывающей как основные, так и возбуждённые состояния гиперядер.