Precision measurement of the mass difference between light nuclei and anti-nuclei

Summary, in English

The measurement of the mass differences for systems bound by the strong force has reached a very high precision with protons and anti-protons(1,2). The extension of such measurement from (anti-)baryons to (anti-) nuclei allows one to probe any difference in the interactions between nucleons and anti-nucleons encoded in the (anti-) nuclei masses. This force is a remnant of the underlying strong interaction among quarks and gluons and can be described by effective theories(3), but cannot yet be directly derived from quantum chromodynamics. Here we report a measurement of the difference between the ratios of the mass and charge of deuterons (d) and anti-deuterons ((d) over bar), and He-3 and (3)(He) over bar nuclei carried out with the ALICE (A Large Ion Collider Experiment)(4) detector in Pb-Pb collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair of 2.76 TeV. Our direct measurement of the mass-over-charge differences confirms CPT invariance to an unprecedented precision in the sector of light nuclei(5,6). This fundamental symmetry of nature, which exchanges particles with anti-particles, implies that all physics laws are the same under the simultaneous reversal of charge(s) (charge conjugation C), reflection of spatial coordinates (parity transformation P) and time inversion (T).

• Author: J. Adam; D. Adamova; M. M. Aggarwal; G. Aglieri Rinella; M. Agnello; N. Agrawal; Z. Ahammed; I. Ahmed; S. U. Ahn; I. Aimo; S. Aiola; M. Ajaz; A. Akindinov; S. N. Alam; D. Aleksandrov; B. Alessandro; D. Alexandre; R. Alfaro Molina; A. Alici; A. Alkin; J. Alme; T. Alt; S. Altinpinar; I. Altsybeev; C. Alves Garcia Prado; C. Andrei; A. Andronic; V. Anguelov; J. Anielski; T. Anticic; F. Antinori; P. Antonioli; L. Aphecetche; H. Appelshaeuser; S. Arcelli; N. Armesto; R. Arnaldi; T. Aronsson; I. C. Arsene; M. Arslandok; A. Augustinus; R. Averbeck; M. D. Azmi; M. Bach; A. Badala; Y. W. Baek; S. Bagnasco; R. Bailhache; R. Bala; A. Baldisseri; M. Ball; F. Baltasar Dos Santos Pedrosa; R. C. Baral; A. M. Barbano; R. Barbera; F. Barile; G. G. Barnafoeldi; L. S. Barnby; V. Barret; P. Bartalini; J. Bartke; E. Bartsch; M. Basile; N. Bastid; S. Basu; B. Bathen; G. Batigne; A. Batista Camejo; B. Batyunya; P. C. Batzing; I. G. Bearden; H. Beck; C. Bedda; N. K. Behera; I. Belikov; F. Bellini; H. Bello Martinez; R. Bellwied; R. Belmont; E. Belmont-Moreno; V. Belyaev; G. Bencedi; S. Beole; I. Berceanu; A. Bercuci; Y. Berdnikov; D. Berenyi; R. A. Bertens; D. Berzano; L. Betev; A. Bhasin; I. R. Bhat; A. K. Bhati; B. Bhattacharjee; J. Bhom; L. Bianchi; N. Bianchi; C. Bianchin; J. Bielcik; J. Bielcikova; A. Bilandzic; S. Biswas; S. Bjelogrlic; F. Blanco; D. Blau; C. Blume; F. Bock; A. Bogdanov; H. Boggild; L. Boldizsar; M. Bombara; J. Book; H. Borel; A. Borissov; M. Borri; F. Bossu; M. Botje; E. Botta; S. Boettger; P. Braun-Munzinger; M. Bregant; T. Breitner; T. A. Broker; T. A. Browning; M. Broz; E. J. Brucken; E. Bruna; G. E. Bruno; D. Budnikov; H. Buesching; S. Bufalino; P. Buncic; O. Busch; Z. Buthelezi; J. T. Buxton; D. Caffarri; X. Cai; H. Caines; L. Calero Diaz; A. Caliva; E. Calvo Villar; P. Camerini; F. Carena; W. Carena; J. Castillo Castellanos; A. J. Castro; E. A. R. Casula; C. Cavicchioli; C. Ceballos Sanchez; J. Cepila; P. Cerello; B. Chang; S. Chapeland; M. Chartier; J. L. Charvet; Subhasis Chattopadhyay; Sukalyan Chattopadhyay; V. Chelnokov; M. Cherney; C. Cheshkov; B. Cheynis; V. Chibante Barroso; D. D. Chinellato; P. Chochula; K. Choi; M. Chojnacki; S. Choudhury; P. Christakoglou; C. H. Christensen; Peter Christiansen; T. Chujo; S. U. Chung; C. Cicalo; L. Cifarelli; F. Cindolo; J. Cleymans; F. Colamaria; D. Colella; A. Collu; M. Colocci; G. Conesa Balbastre; Z. Conesa del Valle; M. E. Connors; J. G. Contreras; T. M. Cormier; Y. Corrales Morales; I. Cortes Maldonado; P. Cortese; M. R. Cosentino; F. Costa; P. Crochet; R. Cruz Albino; E. Cuautle; L. Cunqueiro; T. Dahms; A. Dainese; A. Danu; D. Das; I. Das; S. Das; A. Dash; S. Dash; S. De; A. De Caro; G. de Cataldo; J. de Cuveland; A. De Falco; D. De Gruttola; N. De Marco; S. De Pasquale; A. Deisting; A. Deloff; E. Denes; G. D'Erasmo; D. Di Bari; A. Di Mauro; P. Di Nezza; M. A. Diaz Corchero; T. Dietel; P. Dillenseger; R. Divia; O. Djuvsland; A. Dobrin; T. Dobrowolski; D. Domenicis Gimenez; B. Doenigus; O. Dordic; A. K. Dubey; A. Dubla; L. Ducroux; P. Dupieux; R. J. Ehlers; D. Elia; H. Engel; B. Erazmus; F. Erhardt; D. Eschweiler; B. Espagnon; M. Estienne; S. Esumi; D. Evans; S. Evdokimov; G. Eyyubova; L. Fabbietti; D. Fabris; J. Faivre; A. Fantoni; M. Fasel; L. Feldkamp; D. Felea; A. Feliciello; G. Feofilov; J. Ferencei; A. Fernandez Tellez; E. G. Ferreiro; A. Ferretti; A. Festanti; J. Figiel; M. A. S. Figueredo; S. Filchagin; D. Finogeev; F. M. Fionda; E. M. Fiore; M. G. Fleck; M. Floris; S. Foertsch; P. Foka; S. Fokin; E. Fragiacomo; A. Francescon; U. Frankenfeld; U. Fuchs; C. Furget; A. Furs; M. Fusco Girard; J. J. Gaardhoje; M. Gagliardi; A. M. Gago; M. Gallio; D. R. Gangadharan; P. Ganoti; C. Gao; C. Garabatos; E. Garcia-Solis; C. Gargiulo; P. Gasik; M. Germain; A. Gheata; M. Gheata; P. Ghosh; S. K. Ghosh; P. Gianotti; P. Giubellino; P. Giubilato; E. Gladysz-Dziadus; P. Glaessel; D. M. Gomez Coral; A. Gomez Ramirez; P. Gonzalez-Zamora; S. Gorbunov; L. Goerlich; S. Gotovac; V. Grabski; L. K. Graczykowski; A. Grelli; A. Grigoras; C. Grigoras; V. Grigoriev; A. Grigoryan; S. Grigoryan; B. Grinyov; N. Grion; J. F. Grosse-Oetringhaus; J. -Y. Grossiord; R. Grosso; A. Grigoryan; S. Grigoryan; B. Grinyov; N. Grion; J. F. Grosse-Oetringhaus; J. -Y. Grossiord; R. Grosso; F. Guber; R. Guernane; B. Guerzoni; K. Gulbrandsen; H. Gulkanyan; T. Gunji; A. Gupta; R. Gupta; R. Haake; O. Haaland; C. Hadjidakis; M. Haiduc; H. Hamagaki; G. Hamar; L. D. Hanratty; A. Hansen; J. W. Harris; H. Hartmann; A. Harton; D. Hatzifotiadou; S. Hayashi; S. T. Heckel; M. Heide; H. Helstrup; A. Herghelegiu; G. Herrera Corral; B. A. Hess; K. F. Hetland; T. E. Hilden; H. Hillemanns; B. Hippolyte; P. Hristov; M. Huang; T. J. Humanic; N. Hussain; T. Hussain; D. Hutter; D. S. Hwang; R. Ilkaev; I. Ilkiv; M. Inaba; C. Ionita; M. Ippolitov; M. Irfan; M. Ivanov; V. Ivanov; V. Izucheev; P. M. Jacobs; C. Jahnke; H. J. Jang; M. A. Janik; P. H. S. Y. Jayarathna; C. Jena; S. Jena; R. T. Jimenez Bustamante; P. G. Jones; H. Jung; A. Jusko; P. Kalinak; A. Kalweit; J. Kamin; J. H. Kang; V. Kaplin; S. Kar; A. Karasu Uysal; O. Karavichev; T. Karavicheva; E. Karpechev; U. Kebschull; R. Keidel; D. L. D. Keijdener; M. Keil; K. H. Khan; M. Mohisin Khan; P. Khan; S. A. Khan; A. Khanzadeev; Y. Kharlov; B. Kileng; B. Kim; D. W. Kim; D. J. Kim; H. Kim; J. S. Kim; Mimae Kim; Minwoo Kim; S. Kim; T. Kim; S. Kirsch; I. Kisel; S. Kiselev; A. Kisiel; G. Kiss; J. L. Klay; C. Klein; J. Klein; C. Klein-Boesing; A. Kluge; M. L. Knichel; A. G. Knospe; T. Kobayashi; C. Kobdaj; M. Kofarago; M. K. Koehler; T. Kollegger; A. Kolojvari; V. Kondratiev; N. Kondratyeva; E. Kondratyuk; A. Konevskikh; M. Kour; C. Kouzinopoulos; V. Kovalenko; M. Kowalski; S. Kox; G. Koyithatta Meethaleveedu; J. Kral; I. Kralik; A. Kravcakova; M. Krelina; M. Kretz; M. Krivda; F. Krizek; E. Kryshen; M. Krzewicki; A. M. Kubera; V. Kucera; Y. Kucheriaev; T. Kugathasan; C. Kuhn; P. G. Kuijer; I. Kulakov; A. Kumar; J. Kumar; L. Kumar; P. Kurashvili; A. Kurepin; A. B. Kurepin; A. Kuryakin; S. Kushpil; M. J. Kweon; Y. Kwon; S. L. La Pointe; P. La Rocca; C. Lagana Fernandes; I. Lakomov; R. Langoy; C. Lara; A. Lardeux; A. Lattuca; E. Laudi; R. Lea; L. Leardini; G. R. Lee; S. Lee; I. Legrand; J. Lehnert; R. C. Lemmon; V. Lenti; E. Leogrande; I. Leon Monzon; M. Leoncino; P. Levai; S. Li; X. Li; J. Lien; R. Lietava; S. Lindal; V. Lindenstruth; C. Lippmann; M. A. Lisa; Martin Ljunggren; D. F. Lodato; P. I. Loenne; V. R. Loggins; V. Loginov; C. Loizides; X. Lopez; E. Lopez Torres; A. Lowe; X. -G. Lu; P. Luettig; M. Lunardon; G. Luparello; A. Maevskaya; M. Mager; S. Mahajan; S. M. Mahmood; A. Maire; R. D. Majka; M. Malaev; I. Maldonado Cervantes; L. Malinina; D. Mal'Kevich; P. Malzacher; A. Mamonov; L. Manceau; V. Manko; F. Manso; V. Manzari; M. Marchisone; J. Mares; G. V. Margagliotti; A. Margotti; J. Margutti; A. Marin; C. Markert; M. Marquard; I. Martashvili; N. A. Martin; J. Martin Blanco; P. Martinengo; M. I. Martinez; G. Martinez Garcia; M. Martinez Pedreira; Y. Martynov; A. Mas; S. Masciocchi; M. Masera; A. Masoni; L. Massacrier; A. Mastroserio; A. Matyja; C. Mayer; J. Mazer; M. A. Mazzoni; D. Mcdonald; F. Meddi; A. Menchaca-Rocha; E. Meninno; J. Mercado Perez; M. Meres; Y. Miake; M. M. Mieskolainen; K. Mikhaylov; L. Milano; J. Milosevic; L. M. Minervini; A. Mischke; A. N. Mishra; D. Miskowiec; J. Mitra; C. M. Mitu; N. Mohammadi; B. Mohanty; L. Molnar; L. Montano Zetina; E. Montes; M. Morando; D. A. Moreira De Godoy; L. A. P. Moreno; S. Moretto; A. Morreale; A. Morsch; V. Muccifora; E. Mudnic; D. Muehlheim; S. Muhuri; M. Mukherjee; H. Mueller; J. D. Mulligan; M. G. Munhoz; S. Murray; L. Musa; J. Musinsky; B. K. Nandi; R. Nania; E. Nappi; M. U. Naru; C. Nattrass; K. Nayak; T. K. Nayak; S. Nazarenko; A. Nedosekin; L. Nellen; F. Ng; M. Nicassio; M. Niculescu; J. Niedziela; B. S. Nielsen; S. Nikolaev; S. Nikulin; V. Nikulin; F. Noferini; P. Nomokonov; G. Nooren; J. Norman; A. Nyanin; J. Nystrand; H. Oeschler; S. Oh; S. K. Oh; A. Ohlson; A. Okatan; T. Okubo; L. Olah; J. Oleniacz; A. C. Oliveira Da Silva; M. H. Oliver; J. Onderwaater; C. Oppedisano; A. Ortiz Velasquez; Anders Oskarsson; J. Otwinowski; K. Oyama; M. Ozdemir; Y. Pachmayer; P. Pagano; G. Paic; C. Pajares; S. K. Pal; J. Pan; A. K. Pandey; D. Pant; V. Papikyan; G. S. Pappalardo; P. Pareek; W. J. Park; S. Parmar; A. Passfeld; V. Paticchio; B. Paul; T. Pawlak; T. Peitzmann; H. Pereira Da Costa; E. Pereira De Oliveira Filho; D. Peresunko; C. E. Perez Lara; V. Peskov; Y. Pestov; V. Petracek; V. Petrov; M. Petrovici; C. Petta; S. Piano; M. Pikna; P. Pillot; O. Pinazza; L. Pinsky; D. B. Piyarathna; M. Ploskon; M. Planinic; J. Pluta; S. Pochybova; P. L. M. Podesta-Lerma; M. G. Poghosyan; B. Polichtchouk; N. Poljak; W. Poonsawat; A. Pop; S. Porteboeuf-Houssais; J. Porter; J. Pospisil; S. K. Prasad; R. Preghenella; F. Prino; C. A. Pruneau; I. Pshenichnov; M. Puccio; G. Puddu; P. Pujahari; V. Punin; J. Putschke; H. Qvigstad; A. Rachevski; S. Raha; S. Rajput; J. Rak; A. Rakotozafindrabe; L. Ramello; R. Raniwala; S. Raniwala; S. S. Rasanen; B. T. Rascanu; D. Rathee; V. Razazi; K. F. Read; J. S. Real; K. Redlich; R. J. Reed; A. Rehman; P. Reichelt; M. Reicher; F. Reidt; X. Ren; R. Renfordt; A. R. Reolon; A. Reshetin; F. Rettig; J. -P. Revol; K. Reygers; V. Riabov; R. A. Ricci; Tuva Richert; M. Richter; P. Riedler; W. Riegler; F. Riggi; C. Ristea; A. Rivetti; E. Rocco; M. Rodriguez Cahuantzi; A. Rodriguez Manso; K. Roed; E. Rogochaya; D. Rohr; D. Roehrich; R. Romita; F. Ronchetti; L. Ronflette; P. Rosnet; A. Rossi; F. Roukoutakis; A. Roy; C. Roy; P. Roy; A. J. Rubio Montero; R. Rui; R. Russo; E. Ryabinkin; Y. Ryabov; A. Rybicki; S. Sadovsky; K. Safarik; B. Sahlmuller; P. Sahoo; R. Sahoo; S. Sahoo; P. K. Sahu; J. Saini; S. Sakai; M. A. Saleh; C. A. Salgado; J. Salzwedel; S. Sambyal; V. Samsonov; X. Sanchez Castro; L. Sandor; A. Sandoval; M. Sano; G. Santagati; D. Sarkar; E. Scapparone; F. Scarlassara; R. P. Scharenberg; C. Schiaua; R. Schicker; C. Schmidt; H. R. Schmidt; S. Schuchmann; J. Schukraft; M. Schulc; T. Schuster; Y. Schutz; K. Schwarz; K. Schweda; G. Scioli; E. Scomparin; R. Scott; K. S. Seeder; J. E. Seger; Y. Sekiguchi; I. Selyuzhenkov; K. Senosi; J. Seo; E. Serradilla; A. Sevcenco; A. Shabanov; A. Shabetai; O. Shadura; R. Shahoyan; A. Shangaraev; A. Sharma; M. Sharma; N. Sharma; K. Shigaki; K. Shtejer; Y. Sibiriak; S. Siddhanta; K. M. Sielewicz; T. Siemiarczuk; David Silvermyr; C. Silvestre; G. Simatovic; G. Simonetti; R. Singaraju; R. Singh; S. Singha; V. Singhal; B. C. Sinha; T. Sinha; B. Sitar; M. Sitta; T. B. Skaali; M. Slupecki; N. Smirnov; R. J. M. Snellings; T. W. Snellman; Carsten Sogaard; R. Soltz; J. Song; M. Song; Z. Song; F. Soramel; S. Sorensen; M. Spacek; E. Spiriti; I. Sputowska; M. Spyropoulou-Stassinaki; B. K. Srivastava; J. Stachel; I. Stan; G. Stefanek; M. Steinpreis; Evert Stenlund; G. Steyn; J. H. Stiller; D. Stocco; P. Strmen; A. A. P. Suaide; T. Sugitate; C. Suire; M. Suleymanov; R. Sultanov; M. Sumbera; T. J. M. Symons; A. Szabo; A. Szanto de Toledo; I. Szarka; A. Szczepankiewicz; M. Szymanski; J. Takahashi; N. Tanaka; M. A. Tangaro; J. D. Tapia Takaki; A. Tarantola Peloni; M. Tariq; M. G. Tarzila; A. Tauro; G. Tejeda Munoz; A. Telesca; K. Terasaki; C. Terrevoli; B. Teyssier; J. Thaeder; D. Thomas; R. Tieulent; A. R. Timmins; A. Toia; S. Trogolo; V. Trubnikov; W. H. Trzaska; T. Tsuji; A. Tumkin; R. Turrisi; T. S. Tveter; K. Ullaland; A. Uras; G. L. Usai; A. Utrobicic; M. Vajzer; M. Vala; L. Valencia Palomo; S. Vallero; J. Van der Maarel; J. W. Van Hoorne; M. van Leeuwen; T. Vanat; P. Vande Vyvre; D. Varga; A. Vargas; M. Vargyas; R. Varma; M. Vasileiou; A. Vasiliev; A. Vauthier; V. Vechernin; A. M. Veen; M. Veldhoen; A. Velure; M. Venaruzzo; E. Vercellin; S. Vergara Limon; R. Vernet; M. Verweij; L. Vickovic; G. Viesti; J. Viinikainen; Z. Vilakazi; O. Villalobos Baillie; A. Villatoro Tello; A. Vinogradov; L. Vinogradov; Y. Vinogradov; T. Virgili; Vytautas Vislavicius; Y. P. Viyogi; A. Vodopyanov; M. A. Voelkl; K. Voloshin; S. A. Voloshin; G. Volpe; B. von Haller; I. Vorobyev; D. Vranic; J. Vrlakova; B. Vulpescu; A. Vyushin; B. Wagner; J. Wagner; H. Wang; M. Wang; Y. Wang; D. Watanabe; M. Weber; S. G. Weber; J. P. Wessels; U. Westerhoff; J. Wiechula; J. Wikne; M. Wilde; G. Wilk; J. Wilkinson; M. C. S. Williams; B. Windelband; M. Winn; C. G. Yaldo; Y. Yamaguchi; H. Yang; P. Yang; S. Yano; S. Yasnopolskiy; Z. Yin; H. Yokoyama; I. -K. Yoo; V. Yurchenko; I. Yushmanov; A. Zaborowska; V. Zaccolo; A. Zaman; C. Zampolli; H. J. C. Zanoli; S. Zaporozhets; A. Zarochentsev; P. Zavada; N. Zaviyalov; H. Zbroszczyk; I. S. Zgura; M. Zhalov; H. Zhang; X. Zhang; Y. Zhang; C. Zhao; N. Zhigareva; D. Zhou; Y. Zhou; Z. Zhou; H. Zhu; J. Zhu; X. Zhu; A. Zichichi; A. Zimmermann; M. B. Zimmermann; G. Zinovjev; M. Zyzak
• Department/s: Particle and nuclear physics
• Publishing year: 2015
• Language: English
• Pages: 120-811
• Publication/Series: Nature Physics
• Volume: 11
• Issue: 10
• Links: http://dx.doi.org/10.1038/NPHYS3432
• Document type: Journal article
• Publisher: Nature Publishing Group
• Topic: Subatomic Physics
• Status: Published
• ISBN/ISSN/Other: ISSN: 1745-2473