A CERN Nagy Hadronütköztetőjében (LHC) olyan ütközések zajlanak, ahol a másodperc töredékére ismét olyan körülmények állnak fenn, amelyek közvetlenül az ősrobbanás után uralkodtak. Az ilyenkor keletkező részecskék özönében keresik a fizikusok a legkülönösebbeket, azt remélve, hogy ezek segítségével feltérképezhetik fizikánk határait. És az A Large Ion Collider Experiment (ALICE) nevű kísérlet kutatói nemrégiben találtak is egy elég furcsa példányt.

Az eredményekről beszámoló, még lektorálásra váró tanulmányban az antihiperhélium-4 kimutatását részletezik a szerzők. A sci-fibe illő név megértéséhez lépjünk vissza egy kicsit: a hélium a világegyetem második legkönnyebb és második leggyakoribb eleme, a magja két protonból és két neutronból áll, amelyeket két elektron vesz körül. Az elektronok elemi részecskék, vagyis nem bonthatók még kisebb részecskékre. A protonok és a neutronok nem azok, mivel mindegyikük három kvarkból áll. A protonok két fel és egy le kvarkból, a neutronok pedig egy fel és két le kvarkból tevődnek össze.

Létezik azonban négy másik fajta kvark is. Az egyiket furcsa kvarknak nevezik, és olyan, mint a le kvark nehezebb változata. Ha egy furcsa kvarkot két másik kvarkkal rakunk össze, akkor egy hiperont kapunk, egy neutronhoz vagy protonhoz hasonló, de azoknál nehezebb részecskét. Ezek a hiperonok instabilak, de elég sokáig létezhetnek ahhoz, hogy protonokhoz és neutronokhoz kapcsolódjanak. A hiperhélium-4 két protonból, egy neutronból és egy hiperonból, az úgynevezett lambdából áll, utóbbi egy fel kvarkból, egy le kvarkból és egy furcsa kvarkból tevődik össze.

Ha mindez nem lenne elég bonyolult, amire a kutatók az új kísérletben bizonyítékot találtak, az nem a hiperhélium-4 létezése, hanem annak antianyag megfelelője, az antihiperhélium-4 jelenléte, amely két antiprotonból, egy antineutronból és egy antilambdából áll. Még pontosabban az antihiperhélium-4 bomlástermékeit figyelték meg, nevezetesen egy antihélium-3 atommagot, egy antiprotont és egy töltéssel rendelkező piont. Ez az első bizonyíték a legnehezebb antianyag-hipernukleuszra, amelyet eddig az LHC-ben találtak.

Tavaly az LHC kutatói bejelentették a legkönnyebb ismert hipernukleusz, a hipertriton és annak antianyag-megfelelője, az antihipertriton felfedezését. Az idei év elején a STAR kollaboráció a Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) relatív nehézion-ütköztetőben (RHIC) antihiperhidrogén-4-et állított elő (egy antiproton, két antineutron és egy antilambda), amely egy kicsivel könnyebb az antihiperhélium-4-nél. Az ALICE kutatói egyébként többek között az antihiperhidrogén-4 létére is találtak bizonyítékot.

Az ilyen jellegű kutatások célja, hogy megválaszoljanak néhány alapvető kérdést az univerzum természetével kapcsolatban. A fizika törvényei szerint az anyag és az antianyag egyforma, és csak elektromos töltésük ellentétes – a világegyetem azonban mégis túlnyomórészt anyagból áll. Valaminek tehát előnyben kellett részesítenie azt az antianyaggal szemben. A részecskék adatai ugyanakkor egyelőre nem mutattak eltérést az anyag és az antianyag várható viselkedésével kapcsolatban, így a kutatások folytatódnak.