大型强子对撞机中的正反物质不对称性

正反物质不对称性是现代物理学中最大的挑战之一。宇宙，包括本文乃至读者自身，似乎仅由普通物质构成。理论上，著名的萨哈罗夫条件仍然是解释宇宙冷却和/或膨胀过程中物质相对于反物质占据主导地位情况的坚实框架。另一方面，基本粒子标准模型显然至少阻止了其中两个条件。在这项工作中，我们系统研究了近三十年来在各种 $NN$ 和 $AA$ 碰撞中测得的反粒子与粒子比率。显然，现有的实验设施已能够进行核碰撞，其中正反物质不对称性从 AGS 的约 0% 上升到 LHC 的约 100%。假设核碰撞中强子化的最终状态发生在由恒定熵密度定义的冻结线上，我们在强子共振气体（HRG）模型框架内研究了各种反粒子与粒子比率。通过在巨正则系综中引入修正的相空间和分布函数，并考虑实验接收度，HRG 模型很好地再现了整个质心能量范围内的反粒子与粒子比率。此外，ALICE 在 $pp$ 碰撞中测得的反质子与质子比率也由 HRG 模型很好地描述。可以得出结论，LHC 重离子计划将产生与 $pp$ 计划相同的粒子比率，这意味着系统的动力学和演化不依赖于初始条件。玻色子和重子的比率非常接近 1，表明在 LHC 处正反物质不对称性几乎消失。