湖北日报讯（记者张歆、通讯员程毓）日前，全球科学家首次观测到一种新的反物质超核——反超氢-4核，该研究成果由RHIC-STAR国际合作实验组完成，中国科学院近代物理所主导，我省华中师范大学、武汉科技大学为参与单位，相关研究成果已发表在《自然》上。
每一种粒子都有其对应的反粒子，它们具有相同的质量但相反的电荷。当物质和反物质相遇时，它们会相互湮灭，释放出巨大的能量。根据宇宙大爆炸理论，宇宙诞生之初应存在等量的正物质和反物质，但某种未知物理机制导致了早期宇宙中正反物质出现了不对称，目前我们能观测到的宇宙几乎完全由正物质构成，反物质则非常罕见。此前，科学家仅发现了6种反物质原子核和反物质超核。
正反物质不对称现象一直是物理学中的一个重大谜题。在实验上，解开这个谜题的思路之一，就是在实验室中制造反物质并研究它们的性质。
在RHIC-STAR国际合作实验中，科学家们通过将重离子束加速至接近光速并使其对撞，创造出高温高密极端条件，模拟宇宙大爆炸初期状态。这样的“微型大爆炸”短暂地再现了宇宙诞生初期的环境，使得正反物质能够在极高温度和密度下共存并产生复杂的物理现象。
实验组分析了约66亿次重离子对撞事件的实验数据，识别出大约16个反超氢-4核，它由一个反质子、两个反中子和一个反lambda超子组成，是目前实验上发现的最重的反物质超核。
“反物质研究对于理解宇宙的起源和演化以及基本粒子的性质具有深远意义。”武汉科技大学高能物理团队负责人、RHIC-STAR国际合作实验组成员李汉林解读，此次发现具有三大意义：首先，人类发现了结构更为复杂的反物质；其次，验证了反物质在极端条件下的形成机制；最后，反超氢-4核的寿命测量结果和超氢-4核的寿命在误差范围内一致，验证了正反物质基本属性上的对称性。
记者了解到，RHIC-STAR是建立在美国布鲁克海汶国家实验室的相对论重离子对撞机上的国际合作实验组，成员由来自14个国家74个单位，共700多位研究人员，旨在利用相对论重离子对撞机研究物质的基本组成和性质，成员定期召开线上会议，讨论最新科研进展。全球最大的2个高能对撞实验的基础设施分别是美国布鲁克海汶国家实验室的相对论重离子对撞机和欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机，而我国的北京正负电子对撞机也是高能物理研究的重要设施之一。
“国际合作是高能物理研究的核心模式，且这一趋势将持续。通过实验模拟宇宙大爆炸早期状态，产生的数据庞大，迫切需要实验组成员共同努力分析实验数据，提取重要物理信息。”李汉林介绍，有效的交流与合作是推动高能物理研究进展的关键，只有通过合作才能让科学研究走得更远。
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