反物质氦-4原子核的观测

高能核碰撞产生的能量密度与宇宙在大爆炸后几微秒时的能量密度相似，在这两种情况下，物质和反物质都以相当的丰度形成。然而，核碰撞中相对短暂的膨胀使得反物质能够迅速与物质解耦，从而避免湮灭。因此，高能重离子加速器是产生和研究反物质的有效手段。反物质氦-4原子核（$^4\bar{He}$），也称为反α粒子（$\bar{\alpha}$），由两个反质子和两个反中子组成（重子数B=-4）。尽管α粒子在一个世纪前就被卢瑟福识别，并且以10%的水平存在于宇宙辐射中，但此前尚未观测到反物质氦-4原子核。重子数B < -1的反物质原子核仅在粒子加速器的相互作用中作为稀有产物被观测到，在高能碰撞中，反核子的产生率每增加一个反核子就下降约1000倍。我们报告了对反物质氦-4原子核的观测，这是迄今观测到的最重的反原子核。在RHIC的STAR实验中，在质心能量为每核子-核子对200 GeV和62 GeV的10^9次记录的Au+Au碰撞中，总共探测到18个$^4\bar{He}$计数。其产额与热力学和聚结核合成模型的预期一致，这对核物理之外的其他领域也有影响。