2016 年から 2018 年にかけて、CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)粒子加速器は大きな進歩を遂げ、これまで知られていなかったタイプの粒子であるハイパー核を発見しました。これらの特別な原子核は、従来の原子核とは異なる、独特なクォークの風味を特徴としています。通常の原子核は主に従来のクォークから構成される陽子と中性子で構成されていますが、ハイパー原子核はこの特別なクォークの風味を持っています。
粒子加速器はハイパー核の証拠を提供する
ハイパー原子核は、ハイパートリトンと同様に、ハイペロンを含み、その混合物にストレンジ クォークを導入します。それらを探索することは単なる好奇心の問題ではありません。これらの粒子は天体物理学的に重要な意味を持つ可能性があります。一部の科学者は、超新星爆発の残骸である中性子星は、その信じられないほど高密度の核の中にハイペロンを抱えているのではないかと考えています。
ハイパー核は、通常の陽子と中性子に加えて、少なくとも 1 つのストレンジ クォークを含むバリオンであるハイペロンも含む特別な原子核です。この特別な組成は、研究者に通常の原子核とは異なる状況での強い相互作用を研究する機会を提供します。
LHCb 共同研究の一環として、大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) はハイパートリトンや反ハイペロンを直接発見したのではなく、それらの崩壊によって生じた粒子を発見しました。これらの不安定な粒子は崩壊し、反陽子やパイオンと呼ばれるクォークと反クォークのデュオを含む、より軽い粒子のカスケードを生成します。反陽子はパイオンが逃げる間捕らえられたままとなり、粒子加速器内で反ヘリウムが形成されます。
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この調査結果は以前の調査結果に疑問を投げかける可能性がある
新しい検出方法を使用して、研究者らは、LHC データ内のこれらのパイオンとヘリウムまたは反ヘリウム核を特定することができました。この方法により、約61個のハイパートリトンと46個の反ハイパートリトンの崩壊の起源を追跡することができた。
Hendrik Jage が代表を務めるこのチームは、欧州物理学会高エネルギー物理学会議 (EPS-HEP Conference 2023) で研究結果を発表しました。この発見は天体物理学に重大な影響を及ぼします。宇宙でのアンチヘリウムの生成と破壊を理解することで、物理学者はこの粒子がどれだけ地球に到達するかを判断できます。
これらの発見は、2018年にアンチヘリウムが検出された可能性を裏付けるか、疑問を投げかける可能性がある。ハイパートリトンを超えて、ヘリウムを検出する新しい技術は、バリオン内のクォークの相互作用をよりよく理解する機会を提供します。
出典: CERN ;「10 年間のフェルミ大域望遠鏡ガンマ線源カタログからの太陽系近傍の反星部分の制約」(Physical Review D、2021)