國際空間站捕捉到神秘反物質，或源自宇宙“火球”

2016 年，物理學家在國際空間站（ISS）上的一項實驗中驚訝地檢測到了氦核的反物質版本。而真正讓他們摸不着頭腦的，是這些反物質粒子的數量。該數量遠遠超出了粒子物理學標準模型的預期。

在一項新的研究中，一個國際物理學家團隊提出了名爲“火球”的假設物體，以解釋這些引人注目的觀察結果。

反物質，是物質的對應物，與物質接觸時便會相互湮滅。宇宙中的每個粒子都有其對應的反粒子。舉個例子，電子的反粒子是反電子，也就是正電子。電子和反電子質量相同，但電荷相反。

反物質比大多數人想象的離我們更近。少量反物質——速率從每平方米不到一個粒子到每平方米超過 100 個粒子不等——以宇宙射線的形式不斷降落在地球上。這些宇宙射線是來自太空的高能粒子。其實，反物質可以離我們更近。一般香蕉（富含鉀）大約每 75 分鐘會產生一個正電子。這是因爲鉀-40 在放射性衰變過程中偶爾會釋放出一個正電子。

從理論上講，根據描述亞原子粒子的主流理論——標準模型，宇宙中一半的物質應該是反物質。這意味着宇宙應該在大爆炸後不久就自我毀滅了。然而，在宇宙中，反物質依然難以捉摸且十分稀少。這種差異被認爲與暗物質和暗能量有關。

大約八年前，國際空間站上的阿爾法磁譜儀（AMS-02）檢測到了約 10 個反氦原子核。生成反氦-4 需要一系列特定且罕見的條件，涉及多個反質子和反中子。按照現有理論，每 10,000 個反氦-3 會產生一個反氦-4。然而，實驗實際測量的結果是每兩到三個反氦-3 就會有一個反氦-4，遠超出標準模型的預測，所以不能將這些數據當作隨機的統計偏差而捨棄。

這項新研究探討了這些反氦粒子源自所謂的“火球”的可能性。這些假設的物體可能由目前尚未觀測到的現象引發，比如密集暗物質團塊的碰撞。暗物質是一種神秘物質，約佔宇宙物質的 80%，但不與光相互作用。

據Live Science報道，火球被描述爲充滿反粒子的密集、高能區域。當這些火球以接近光速擴張時，它們會向周圍環境釋放反質子、反中子和反氦。這個假設與國際空間站上初步檢測到的結果非常吻合。

儘管這些發現前景廣闊，但它們仍處於初步階段，還需要進行實驗驗證。預計 AMS-02 將完成對候選反氦事件的分析，這可能會提供更清晰的結果。

此外，旨在在南極洲上空發射氣球以探測包括反氦核在內的反物質宇宙射線的“通用反粒子譜儀”（GAPS）項目也可能會澄清一些事情。

隨着科學家們繼續探索這些發現，發現未知物理學的潛力變得越來越令人好奇。

這些研究結果發表在《物理評論 D》雜誌上。