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大型强子对撞机ALICE实验揭示氘核在极端能量下形成之谜

2026-02-02 16:44     来源:CERN     核物理欧洲核子研究中心
欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的ALICE探测器通过实验,解答了长期存在的物理疑问:为何在极高能量的粒子碰撞中仍能产生并保存结构脆弱的氘核(由质子和中子组成的原子核)。

在LHC的质子-质子碰撞中,每个粒子释放的能量高达约100兆电子伏特,约为太阳核心能量的十万倍,足以将普通核物质转化为夸克-胶子等离子体。然而,结合能仅为2.23兆电子伏特的氘核却仍能在这样的环境中形成。ALICE合作组通过精确的粒子追踪和氘核-π介子飞秒关联技术分析发现,约89%的氘核并非直接诞生于碰撞初期的“火球”,而是在后续过程中由短寿命共振态释放出的质子和中子,在能量降至约20兆电子伏特的相对较低条件下聚集融合而成。

ALICE探测器是LHC上专注于研究夸克-胶子等离子体的专用装置,其目标是探索普通物质在极限条件下的行为。这项研究分析了LHC第二次运行期间(2015-2018年)记录的约十亿次质子-质子碰撞数据,重点关注产生约30个带电粒子的高多重性事件。研究人员表示,下一步将运用相同方法研究氦-3、氚等其他轻核的形成机制。


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