国际空间站捕捉到神秘反物质，或源自宇宙“火球”

2016 年，物理学家在国际空间站（ISS）上的一项实验中惊讶地检测到了氦核的反物质版本。而真正让他们摸不着头脑的，是这些反物质粒子的数量。该数量远远超出了粒子物理学标准模型的预期。

在一项新的研究中，一个国际物理学家团队提出了名为“火球”的假设物体，以解释这些引人注目的观察结果。

反物质，是物质的对应物，与物质接触时便会相互湮灭。宇宙中的每个粒子都有其对应的反粒子。举个例子，电子的反粒子是反电子，也就是正电子。电子和反电子质量相同，但电荷相反。

反物质比大多数人想象的离我们更近。少量反物质——速率从每平方米不到一个粒子到每平方米超过 100 个粒子不等——以宇宙射线的形式不断降落在地球上。这些宇宙射线是来自太空的高能粒子。其实，反物质可以离我们更近。一般香蕉（富含钾）大约每 75 分钟会产生一个正电子。这是因为钾-40 在放射性衰变过程中偶尔会释放出一个正电子。

从理论上讲，根据描述亚原子粒子的主流理论——标准模型，宇宙中一半的物质应该是反物质。这意味着宇宙应该在大爆炸后不久就自我毁灭了。然而，在宇宙中，反物质依然难以捉摸且十分稀少。这种差异被认为与暗物质和暗能量有关。

大约八年前，国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS-02）检测到了约 10 个反氦原子核。生成反氦-4 需要一系列特定且罕见的条件，涉及多个反质子和反中子。按照现有理论，每 10,000 个反氦-3 会产生一个反氦-4。然而，实验实际测量的结果是每两到三个反氦-3 就会有一个反氦-4，远超出标准模型的预测，所以不能将这些数据当作随机的统计偏差而舍弃。

这项新研究探讨了这些反氦粒子源自所谓的“火球”的可能性。这些假设的物体可能由目前尚未观测到的现象引发，比如密集暗物质团块的碰撞。暗物质是一种神秘物质，约占宇宙物质的 80%，但不与光相互作用。

据Live Science报道，火球被描述为充满反粒子的密集、高能区域。当这些火球以接近光速扩张时，它们会向周围环境释放反质子、反中子和反氦。这个假设与国际空间站上初步检测到的结果非常吻合。

尽管这些发现前景广阔，但它们仍处于初步阶段，还需要进行实验验证。预计 AMS-02 将完成对候选反氦事件的分析，这可能会提供更清晰的结果。

此外，旨在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的“通用反粒子谱仪”（GAPS）项目也可能会澄清一些事情。

随着科学家们继续探索这些发现，发现未知物理学的潜力变得越来越令人好奇。

这些研究结果发表在《物理评论 D》杂志上。