Ученые, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН, провели исследование, которое позволило глубже понять, как формируются тяжелые частицы антиматерии, в частности антигипергелий-4 — самая массивная из известных форм антиматерии. Анализируя данные, собранные в 2018 году с помощью детектора ALICE, исследователи проверили две ведущие теории образования таких частиц при столкновении ядер свинца на высоких энергиях. Их работа подтвердила правильность теории SHM — более простой модели, которая точнее предсказывает процессы синтеза антиматерии. 

В эксперименте ученые ускоряли ионы свинца до энергии 5 тераэлектронвольт (ТэВ) и сталкивали их, создавая условия для рождения антигипергелия-4 — структуры, напоминающей атом гелия-4, но состоящей из двух антипротонов, антинейтрона и анти-лямбда-бариона. Детектор ALICE зафиксировал частоту появления и массу этих частиц, а также их «зеркальных» аналогов — гипергелия-4. Сравнивая данные с предсказаниями двух теорий — SHM и CM, — исследователи установили, что SHM лучше описывает процесс, несмотря на свою простоту. Важным выводом стало то, что частота образования частиц и античастиц оказалась почти одинаковой, что согласуется с ожиданиями теории.

Однако ученые обнаружили неожиданный фактор: для точных расчетов необходимо учитывать возбужденные состояния антигипергелия-4 и других тяжелых античастиц. Этот нюанс важен для анализа данных с БАК, а также других ускорителей, таких как RHIC. Понимание этих состояний может ускорить поиск следов антиматерии и помочь объяснить асимметрию материи и антиматерии, возникшую после Большого взрыва.