国际空间站检测到的反物质可能揭示新物理学

八年前，国际空间站发现了奇怪的反物质粒子，挑战了我们对物理学的整体理解。现在，研究人员提出神秘的宇宙“火球”可以帮助解释这一探测结果。

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新研究表明，在国际空间站（ISS）上检测到的反物质粒子可能是未知物理学的证据。

这些粒子是氦核的反物质版本，可能是由宇宙火球产生的，而物理学家无法使用描述亚原子粒子动物园的标准模型解释这些火球是如何形成的。

所有基本粒子都有相应的带有相反电荷的反粒子，它们在接触时会相互湮灭。理论表明，宇宙中一半的物质应该是反物质，这意味着宇宙将在大爆炸后不久自我毁灭。

然而宇宙中的反物质是稀缺且转瞬即逝的。虽然粒子加速器可以通过质子和电子的碰撞产生反粒子，并且特殊探测器可以观察高能空间碰撞（例如超新星爆炸）产生的反粒子，但这些通常只产生单个反粒子，例如正电子（反电子）和反质子。

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然而，大约八年前，国际空间站上的阿尔法磁谱仪 (AMS-02) 检测到大约 10 个反氦核。这些原子核由两个反质子和一个或两个反中子（分别用于反氦 3 和反氦 4 版本）组成。如果通过进一步分析得到证实，这一发现将挑战粒子物理的标准模型

研究合著者Michael A. Fedderke表示，根据标准模型，制造反氦-4 需要至少三到四个反质子和反中子彼此足够接近，并且移动速度足够慢以粘在一起。加拿大周边理论物理研究所的博士后研究员在一封电子邮件中告诉《生活科学》。根据这些要求，每 10,000 个反氦-3 就可以生产一个反氦-4。

Fedderke 说：“AMS-02 候选事件真正有趣的是，数据似乎与每两到三个反氦 3 事件对应一个反氦 4 事件相一致。”这远远高于标准模型的预测。 。

在 6 月 21 日发表在Physical Review D杂志上的新研究中，研究小组试图使用称为火球的假设物体来解释这种差异。这些火球可能是由目前未观测到的现象产生的，例如极其致密的暗物质团块的碰撞——一种神秘的物质，约占宇宙物质的80%，但不与光相互作用，因此可以“不能直接观察到。

“火球是一个密集、充满活力的空间区域，含有大量反粒子，”该研究的合著者、约翰·霍普金斯大学的博士生阿努巴夫·马图尔 (Anubhav Mathur) 告诉《生活科学》。 “一旦形成，它就会以接近光速的速度膨胀，向周围环境释放反质子、反中子和反氦。反核随后向外传播，其中一些到达地球，在那里它们可以被探测到。”

研究人员模拟了各种大小和行为的火球。费德克说，他们发现，如果火球是由许多暗物质粒子组成的大型“复合”物体，那么它们产生的反氦核的数量与国际空间站上检测到的初步结果非常吻合。

虽然这些发现很有希望，但仍处于初步阶段，需要进一步验证。后续研究将有助于确定他们的假设是否正确。

Fedderke 说：“在观测方面，我们期待 AMS-02 完成对候选反氦事件的分析，并期待他们在未来获取更多数据，这可能会进一步阐明这个谜题。”

费德克补充说，通用反粒子光谱仪（GAPS）项目将于今年晚些时候在南极洲上空发射气球，以探测包括反氦核在内的反物质宇宙射线，该项目也可能揭示这一问题。