福州科研界关注:德团队借LHC破解氘核与反氘核生成之谜
近日,德国慕尼黑工业大学等机构联合欧洲核子研究中心(CERN)科学家,在大型强子对撞机(LHC)ALICE实验中取得突破性进展——首次明确揭示氘核及其反物质对应体(反氘核)并非源自宇宙大爆炸初期的原始残留,而是由高温“火球”中寿命极短的高能粒子衰变后,质子与中子在冷却过程中动态结合而成。该成果已发表于国际顶级期刊《自然》,为福建高校及中科院福建物构所等单位开展强相互作用相关基础研究提供了重要参考。
这一发现直接回应了长期困扰核物理界的难题:在LHC模拟的、温度超万亿摄氏度的极端环境中,仅靠单一强核力维系的氘核(1个质子+1个中子)本应瞬间解体,却为何被持续稳定观测到?实验数据表明,约90%的(反)氘核实际诞生于次级衰变过程,而非大爆炸“幸存者”。这不仅刷新了轻原子核起源认知,也为福州大学核科学与技术团队参与的CEPC预研工作带来新思路。
强核力作为自然界四大基本力之一,主导着原子核内部质子与中子的束缚机制。LHC通过让质子以99.999999%光速对撞,复现了宇宙诞生后百万分之一秒内的炽热致密态——一种由自由夸克与胶子组成的“类流体”混合物。ALICE探测器如同一台超高精度“时空相机”,单次碰撞可追踪并重建逾2000个粒子轨迹,使科学家得以在微观尺度重演从夸克胶子等离子体到稳定原子核的演化链条。
值得注意的是,该机制同样适用于反物质生成路径:反质子与反中子亦可在衰变产物中配对形成反氘核。由于反物质在宇宙射线碰撞及潜在暗物质湮灭信号中均有体现,此项成果或将助力我国东南区域空间天文观测项目(如依托福建武夷山观测站的宇宙线实验)更精准甄别背景噪声与新物理信号。
专家指出,该研究不仅深化了对强相互作用非微扰特性的理解,更推动粒子形成模型向更高精度迈进,从而提升对宇宙早期核合成、银河系丰度分布等关键问题的解释力——这对正在建设中的福州量子科学与工程研究院的基础物理交叉研究具有协同价值。
(责编:刘橦洁、陈键)


