重氢的生成机制已被阐明。由于重氢的结合能极弱，其在超高温、高能量碰撞环境中如何生成和维持的过程长期以来一直未得到清晰解释。但近期，国际联合研究团队对介子—重氢关联关系进行了精密分析，证实重氢并非在碰撞后立即直接形成，而是通过“介子介导核聚变”生成：即在共振态衰变之后，介子吸收多余能量，从而帮助核子结合。
韩国研究财团23日表示，由仁荷大学教授 Kwon Minjeong 作为韩国代表参与的 ALICE 国际联合研究团队，利用欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）开展的质子—质子碰撞实验，成功在实验上阐明了重氢的生成机制。
ALICE 是利用 CERN 的 LHC 开展的国际联合项目之一。ALICE 实验通过再现并观测大爆炸后约一百万分之一秒时形成的“原始宇宙”，揭示宇宙早期物质的生成过程及其相互作用，以理解宇宙的演化过程以及强相互作用的基本原理为目标推进研究。该实验有包括韩国8家机构52名研究人员在内的、来自全球40个国家、170家机构的约1900名研究人员参与。
CERN 是世界最大规模的核子加速装置，通过将铅等重离子或质子加速至接近光速并使其发生碰撞，用于研究超微观世界。重氢是氢的同位素之一，被归类为比氢更重的原子核。
重氢的结合能仅为数兆电子伏（MeV，Mega-electron Volt，指一个电子逆着1伏电压所获得或失去的能量）量级，极其微弱。尽管如此，在能量集中于数百兆电子伏以上的超高温强子碰撞环境中，却观测到大量生成重氢这一反常现象。按理应轻易解体的弱结合原子核竟能在极端条件下生成，这一点一直是核物理学中的重要未解难题。
国际联合研究团队对在 CERN 的 LHC 上进行的质子—质子碰撞实验中生成的介子与重氢对的运动进行了精密分析，从而追踪粒子形成的过程。
研究尤其注意到，如果由德尔塔共振粒子（与德尔塔重子相关、在高能实验中观测到的短寿命激发态粒子）衰变生成的质子与中子再次结合，其痕迹会保留在数据中。
结果显示，观测到的重氢和反重氢中约有60%是在德尔塔共振粒子衰变之后形成的；若将所有共振粒子衰变的贡献都计算在内，该比例高达90%。这清楚表明，重氢并非在碰撞过程中直接生成，而是由共振粒子衰变后产生的粒子再次结合而形成。
此次研究首次提供了关于轻原子核如何形成的直接实验证据，被认为在解决高能核物理学的核心难题方面具有重要意义。
此外，研究还为更加精确地刻画原子核生成过程奠定了基础，有望提升宇宙物理和天体物理模型的精确度。
Kwon 教授表示：“本次研究的重点在于阐明重氢的形成机制，对于氚和氦等更复杂原子核仍需要开展后续研究”，“有必要在更大规模的碰撞环境下，对共振粒子衰变对原子核形成的影响进行系统比较和验证”。
另一方面，本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团推进的 CERN 合作项目支持下完成。研究成果（论文）近日也通过国际学术期刊《自然》（Nature）进行了介绍。
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