ALICE раскрыла загадку выживания легких ядер в адском жаре Большого адронного коллайдера

Физики из коллаборации ALICE на Большом адронном коллайдере (БАК) решили многолетнюю загадку: как легкие атомные ядра и их антивещественные аналоги могут выживать в условиях столкновений, где температура в сотни тысяч раз выше, чем в центре Солнца. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Иллюстрация образования дейтрона в результате высокоэнергетического столкновения на БАК. Автор: CERN

Ученые изучали образование дейтронов (протон+нейтрон) и антидейтронов в протонных столкновениях. Оказалось, что почти 90% этих ядер не рождаются непосредственно в эпицентре столкновения. Вместо этого они образуются путем ядерного синтеза уже после него, когда один из нуклонов (протон или нейтрон) появляется в результате распада короткоживущей частицы — дельта-резонанса.

«Эти результаты — веха для нашей области. Они заполняют главный пробел в понимании того, как ядра формируются из кварков и глюонов», — заявил представитель эксперимента ALICE Марко ван Лёвен.

Это открытие имеет значение не только для ядерной физики, но и для астрофизики и космологии. Легкие ядра и анти-ядра также образуются в космических лучах и, возможно, в процессах с участием темной материи. Понимание механизма их рождения поможет точнее интерпретировать данные космических лучей и искать сигналы темной материи.

Исследование показало, что синтез ядер происходит на небольшом удалении от точки столкновения, в более холодной среде, что и дает им шанс на выживание. Один и тот же механизм работает как для частиц, так и для античастиц.

Больше информации: The ALICE Collaboration. Observation of deuteron and antideuteron formation from resonance-decay nucleons. Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09775-5.