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

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

doi:10.1038/nphys3432

The measurement of the mass differences for systems bound by the strong force has reached a very high precision with protons and anti-protons1,2. The extension of such measure- ment 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 theories3, but cannot yet be directly derived from quantum chromodynamics. Here we report a measurement of the difference between the ratios ofthemassandchargeofdeuterons(d)andanti-deuterons(d ̄), and 3He and 3He 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 nuclei5,6. 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).