LHCb afslører hemmeligheden bag antistofs skabelse i kosmiske kollisioner

Ved Quark Matter-konferencen i dag og ved den nylige Rencontres de Moriond-konference præsenterede LHCb-samarbejdet en analyse af partikelkollisioner ved Large Hadron Collider (LHC), der kan hjælpe med at bestemme, om noget antistof set af eksperimenter i rummet stammer fra mørket. stof, der holder galakser som Mælkevejen sammen.

Rumbaserede eksperimenter såsom Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), som blev samlet på CERN og installeret på den internationale rumstation, har påvist fraktionen af ​​antiprotoner, antistof-modstykkerne til protoner, i højenergipartikler kaldet kosmiske stråler. Disse antiprotoner kunne dannes, når mørkt stof partikler kolliderer med hinanden, men de kan også dannes i andre tilfælde, såsom når protoner kolliderer med atomkerner i det interstellare medium, som hovedsageligt består af brint og helium.
sciencex.com/Newsman3/news/edit/lvl8/4525/#
For at finde ud af, om nogen af ​​disse antiprotoner stammer fra mørkt stof eller ej, er fysikere derfor nødt til at estimere, hvor ofte antiprotoner produceres ved kollisioner mellem protoner og brint samt mellem protoner og helium. Mens der er foretaget nogle målinger af den første, og LHCb rapporterede i 2017 den første måling nogensinde af den anden, at LHCb-måling kun involverede hurtig antiprotonproduktion - det vil sige antiprotoner produceret lige på det sted, hvor kollisionerne fandt sted.

I deres nye undersøgelse ledte LHCb-holdet også efter antiprotoner produceret i nogen afstand fra kollisionspunktet gennem transformation eller "henfald" af partikler kaldet antihyperoner til antiprotoner. For at foretage denne nye måling og den forrige brugte LHCb-forskerne, som normalt bruger data fra proton-proton-kollisioner til deres undersøgelser, i stedet data fra proton-helium-kollisioner opnået ved at injicere heliumgas i det punkt, hvor de to LHC protonstråler ville normalt kolliderer.

Ved at analysere en prøve på omkring 34 millioner proton-helium-kollisioner og måle forholdet mellem produktionshastigheden af ​​antiprotoner fra antihyperon-henfald og prompte antiprotoner, fandt LHCb-forskerne, at på kollisionsenergiskalaen for deres måling, de antiprotoner, der produceres via antihyperonhenfald bidrager meget mere til den samlede antiprotonproduktionshastighed end den mængde, der forudsiges af de fleste modeller for antiprotonproduktion i proton-kernekollisioner.

"Dette resultat supplerer vores tidligere måling af hurtig antiprotonproduktion, og det vil forbedre modellernes forudsigelser," siger LHCb-talsmand Chris Parkes. "Denne forbedring kan igen hjælpe rumbaserede eksperimenter med at finde beviser for mørkt stof."

"Vores teknik til at injicere gas i LHCb-kollisionspunktet blev oprindeligt tænkt til at måle størrelsen af ​​protonstrålerne," siger LHCb-fysikkoordinator Niels Tuning. "Det er virkelig rart at se igen, at det også forbedrer vores viden om, hvor ofte antistof skal skabes i kosmiske kollisioner mellem protoner og atomkerner." + Udforsk yderligere

Kosmiske kollisioner ved LHCb-eksperimentet