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氘核及其反物质粒子形成之谜揭示向深入理解强核力前进一大步

时间：2025-12-31 09:06:59 来源：科技日报

(资料图)

德国慕尼黑工业大学等机构科学家借助欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的内部碰撞，揭示了氘核及其反物质粒子形成的奥秘。研究表明，这些脆弱的原子核并非诞生于宇宙大爆炸之初的混沌状态，而是源自冷却“火球”内“超短命”高能粒子的衰变。这一进展标志着人类向深入理解强核力前进了一大步。相关成果发表于新一期《自然》杂志。

强核力是维系原子核内质子与中子结合的基本力量，是自然界中四种基本力之一。

在LHC内部，质子以接近光速的速度相互碰撞，重现了类似大爆炸后不久的极端环境，创造了独一无二的高温高能条件，使科学家能从最微观层面探索物质本质，验证自然基本规律。

长期以来，科学家一直困惑：仅由一个质子和一个中子经强核力结合而成的氘核，为何能在如此高温下存在？按理说，在极端条件下，这类轻原子核应瞬间瓦解，但实验却持续观测到它们的身影。

最新研究中，团队依托LHC上的大型离子对撞机实验（ALICE）发现：当寿命极短的高能粒子发生衰变时，会释放出构成氘核等微小核所需的质子和中子。这些粒子一旦释放，便有机会结合形成氘核。同样的机制也解释了反氘核等反物质的产生。数据显示，约90%观测到的（反）氘核均源于这一新发现的过程，而非自宇宙大爆炸之初幸存。

ALICE致力于解析强核力的作用机制，其功能如同一台巨型相机，能够追踪并重建单次碰撞产生的多达2000个粒子。借此，科学家得以重演宇宙早期景象，探索夸克与胶子的炽热混合物如何逐步演化为稳定的原子核，并最终构成万物。

团队表示，此项发现对基础核物理研究意义深远，不仅推动了对强核力的理解，也拓展了宇宙学研究的视野——轻原子核同样形成于宇宙射线相互作用中，甚至可能为探索暗物质提供线索。基于新发现，科学家可进一步完善粒子形成模型，从而更可靠地解读宇宙观测数据。

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