大型強子對撞機(LHC) 中重離子之間的碰撞產生了夸克膠子等離子體，這是一種高溫緻密的物質狀態，據信在宇宙大爆炸後約百萬分之一秒內充滿了宇宙。重離子碰撞也為原子核和奇異超核以及它們的反物質對應物反核和反超核的產生創造了適當的條件。測量這些形式的物質對於各種目的都很重要，包括幫助了解強子從等離子體的組成夸克和膠子中形成的過程以及當今宇宙中看到的物質-反物質不對稱。

鉛-鉛對撞中產生antihyperhelium-4（兩個反質子、一個反中子和一個反λ的結合態）的示意圖（圖：Janik Ditzel for the ALICE collaboration）。

超核是由質子、中子和超子混合形成的奇異核，後者是包含一個或多個奇異夸克的不穩定粒子。超核自在宇宙射線中被發現以來已有70 多年，它仍然是物理學家著迷的源頭，因為它們在自然界中很少見，而且在實驗室中製造和研究它們具有挑戰性。

在重離子碰撞中，超核大量產生，但直到最近，人們只觀察到最輕的超核超氚子及其反物質夥伴反超氚子。超氚子由質子、中子和λ（包含一個奇異夸克的超子）組成。反超氚子由反質子、反中子和反λ組成。

繼今年早些時候 STAR 合作組在相對論重離子對撞機 (RHIC) 上報告發現反超氫-4（一個反質子、兩個反中子和一個反λ 的結合態）之後，LHC 上的 ALICE 合作組現在首次發現了反超氦-4 的證據，它由兩個反質子、一個反中子和一個反λ 組成。該結果的顯著性為 3.5 個標準差，也是迄今為止 LHC 上發現的最重反物質超核的第一個證據。

ALICE 測量是根據2018 年對每對核子（質子和中子）碰撞時獲得的鉛-鉛碰撞數據，能量為5.02 太電子伏特(TeV)。 ALICE 研究人員使用優於傳統超核搜尋技術的機器學習技術，查看了超氫-4、超氦-4 及其反物質夥伴的訊號資料。透過尋找(反) 氦-4 原子核及其衰變為的帶電介子，確定了(反) 超氫-4 的候選者，而透過其衰變為(反) 氦-3 原子核、(反) 質子和帶電介子，確定了(反) 超氦-4 的候選者。

除了找到显著性为 3.5 个标准差的反超氦-4 证据以及显著性为 4.5 个标准差的反超氢-4 证据外，ALICE 团队还测量了两种超核的产量和质量。

對於這兩種超核，測量的品質與目前的世界平均值相符。將測量的產量與統計強子化模型的預測結果進行了比較，該模型很好地描述了重離子碰撞中強子和原子核的形成。這種比較表明，如果預測中同時包括激發超核態和基態，則模型的預測與數據非常吻合。結果證實，統計強子化模型也能很好地描述超核的產生，超核是緻密物體，大小約為2 飛米（1 飛米為10-15 米）。

研究人員也確定了兩種超核的反粒子-粒子產率比，發現它們在實驗不確定度範圍內符合1。這一一致性與ALICE 觀察到的LHC 能量下物質和反物質的產量相等一致，並增加了對宇宙中物質-反物質不平衡的持續研究。