Measurement of anti-3He nuclei absorption in matter and impact on their propagation in the Galaxy

S. Acharya, D. Adamov??; Adler, A.; Adolfsson, J.; Rinella, G. Aglieri; Agnello, M.; Agrawal, N.; Ahammed, Z.; Ahmad, S.; Ahn, S. U.; Ahuja, I.; Akbar, Z.; Akindinov, A.; Al-Turany, M.; Alam, S. N.; Aleksandrov, D.; Alessandro, B.; Alfanda, H. M.; Molina, R. Alfaro; Ali, B.; Ali, Y.; Alici, A.; Alizadehvandchali, N.; Alkin, A.; Alme, J.; Alocco, G.; Alt, T.; Altsybeev, I.; Anaam, M. N.; Andrei, C.; Andreou, D.; Andronic, A.; Anguelov, V.; Antinori, F.; Antonioli, P.; Anuj, C.; Apadula, N.; Aphecetche, L.; Appelsh??user, H.; Arcelli, S.; Arnaldi, R.; Arsene, I. C.; Arslandok, M.; Augustinus, A.; Averbeck, R.; Aziz, S.; Azmi, M. D.; Badal??, A.; Baek, Y. W.; Bai, X.; Bailhache, R.; Bailung, Y.; Bala, R.; Balbino, A.; Baldisseri, A.; Balis, B.; Banerjee, D.; Banoo, Z.; Barbera, R.; Barioglio, L.; Barlou, M.; Barnaf??ldi, G. G.; Barnby, L. S.; Barret, V.; Bartels, C.; Barth, K.; Bartsch, E.; Baruffaldi, F.; Bastid, N.; Basu, S.; Batigne, G.; Battistini, D.; Batyunya, B.; Bauri, D.; Alba, J. L. Bazo; Bearden, I. G.; Beattie, C.; Becht, P.; Belikov, I.; Hechavarria, A. D. C. Bell; Bellini, F.; Bellwied, R.; Belokurova, S.; Belyaev, V.; Bencedi, G.; Beole, S.; Bercuci, A.; Berdnikov, Y.; Berdnikova, A.; Bergmann, L.; Besoiu, M. G.; Betev, L.; Bhaduri, P. P.; Bhasin, A.; Bhat, I. R.; Bhat, M. A.; Bhattacharjee, B.; Bhattacharya, P.; Bianchi, L.; Bianchi, N.; Biel??ik, J.; Biel??ikova, J.; Biernat, J.; Bilandzic, A.; Biro, G.; Biswas, S.; Blair, J. T.; Blau, D.; Blidaru, M. B.; Blume, C.; Boca, G.; Bock, F.; Bogdanov, A.; Boi, S.; Bok, J.; Boldizs??r, L.; Bolozdynya, A.; Bombara, M.; Bond, P. M.; Bonomi, G.; Borel, H.; Borissov, A.; Bossi, H.; Botta, E.; Bratrud, L.; Braun-Munzinger, P.; Bregant, M.; Broz, M.; Bruno, G. E.; Buckland, M. D.; Budnikov, D.; Buesching, H.; Bufalino, S.; Bugnon, O.; Buhler, P.; Buthelezi, Z.; Butt, J. B.; Bylinkin, A.; Bysiak, S. A.; Cai, M.; Caines, H.; Caliva, A.; Villar, E. Calvo; Camacho, J. M. M.; Camacho, R. S.; Camerini, P.; Canedo, F. D. M.; Carabas, M.; Carnesecchi, F.; Caron, R.; Castellanos, J. Castillo; Casula, E. A. R.; Catalano, F.; Sanchez, C. Ceballos; Chakaberia, I.; Chakraborty, P.; Chandra, S.; Chapeland, S.; Chartier, M.; Chattopadhyay, S.; Chattopadhyay, S.; Chavez, T. G.; Cheng, T.; Cheshkov, C.; Cheynis, B.; Barroso, V. Chibante; Chinellato, D. D.; Cho, S.; Chochula, P.; Christakoglou, P.; Christensen, C. H.; Christiansen, P.; Chujo, T.; Cicalo, C.; Cifarelli, L.; Cindolo, F.; Ciupek, M. R.; Clai, G.; Cleymans, J.; Colamaria, F.; Colburn, J. S.; Colella, D.; Collu, A.; Colocci, M.; Concas, M.; Balbastre, G. Conesa; Valle, Z. Conesa del; Contin, G.; Contreras, J. G.; Coquet, M. L.; Cormier, T. M.; Cortese, P.; Cosentino, M. R.; Costa, F.; Costanza, S.; Crochet, P.; Cruz-Torres, R.; Cuautle, E.; Cui, P.; Cunqueiro, L.; Dainese, A.; Danisch, M. C.; Danu, A.; Das, P.; Das, P.; Das, S.; Dash, S.; Caro, A. De; Cataldo, G. de; Cilladi, L. De; Cuveland, J. de; Falco, A. De; Gruttola, D. De; Marco, N. De; Mart??n, C. De; Pasquale, S. De; Deb, S.; Degenhardt, H. F.; Deja, K. R.; Grande, R. Del; Stritto, L. Dello; Deng, W.; Dhankher, P.; Bari, D. Di; Mauro, A. Di; Diaz, R. A.; Dietel, T.; Ding, Y.; Divi??, R.; Dixit, D. U.; Djuvsland, ??.; Dmitrieva, U.; Do, J.; Dobrin, A.; D??nigus, B.; Dubey, A. K.; Dubla, A.; Dudi, S.; Dupieux, P.; Durkac, M.; Dzalaiova, N.; Eder, T. M.; Ehlers, R. J.; Eikeland, V. N.; Eisenhut, F.; Elia, D.; Erazmus, B.; Ercolessi, F.; Erhardt, F.; Erokhin, A.; Ersdal, M. R.; Espagnon, B.; Eulisse, G.; Evans, D.; Evdokimov, S.; Fabbietti, L.; Faggin, M.; Faivre, J.; Fan, F.; Fan, W.; Fantoni, A.; Fasel, M.; Fecchio, P.; Feliciello, A.; Feofilov, G.; T??llez, A. Fern??ndez; Ferrero, A.; Ferretti, A.; Feuillard, V. J. G.; Figiel, J.; Filova, V.; Finogeev, D.; Fionda, F. M.; Fiorenza, G.; Flor, F.; Flores, A. N.; Foertsch, S.; Fokin, S.; Fragiacomo, E.; Frajna, E.; Francisco, A.; Fuchs, U.; Funicello, N.; Furget, C.; Furs, A.; Gaardh??je, J. J.; Gagliardi, M.; Gago, A. M.; Gal, A.; Galvan, C. D.; Ganoti, P.; Garabatos, C.; Garcia, J. R. A.; Garcia-Solis, E.; Garg, K.; Gargiulo, C.; Garibli, A.; Garner, K.; Gasik, P.; Gauger, E. F.; Gautam, A.; Ducati, M. B. Gay; Germain, M.; Ghosh, S. K.; Giacalone, M.; Gianotti, P.; Giubellino, P.; Giubilato, P.; Glaenzer, A. M. C.; Gl??ssel, P.; Glimos, E.; Goh, D. J. Q.; Gonz??lez, V.; Gonzalez-Trueba, L. H.; Gorbunov, S.; Gorgon, M.; G??rlich, L.; Gotovac, S.; Grabski, V.; Graczykowski, L. K.; Greiner, L.; Grelli, A.; Grigoras, C.; Grigoriev, V.; Grigoryan, S.; Grosa, F.; Grosse-Oetringhaus, J. F.; Grosso, R.; Grund, D.; Guardiano, G. G.; Guernane, R.; Guilbaud, M.; Gulbrandsen, K.; Gunji, T.; Guo, W.; Gupta, A.; Gupta, R.; Guzman, S. P.; Gyulai, L.; Habib, M. K.; Hadjidakis, C.; Hamagaki, H.; Hamid, M.; Hannigan, R.; Haque, M. R.; Harlenderova, A.; Harris, J. W.; Harton, A.; Hasenbichler, J. A.; Hassan, H.; Hatzifotiadou, D.; Hauer, P.; Havener, L. B.; Heckel, S. T.; Hellb??r, E.; Helstrup, H.; Herman, T.; Corral, G. Herrera; Herrmann, F.; Hetland, K. F.; Hillemanns, H.; Hills, C.; Hippolyte, B.; Hofman, B.; Hohlweger, B.; Honermann, J.; Hong, G. H.; Horak, D.; Hornung, S.; Horzyk, A.; Hosokawa, R.; Hou, Y.; Hristov, P.; Hughes, C.; Huhn, P.; Huhta, L. M.; Hulse, C. V.; Humanic, T. J.; Hushnud, H.; Husova, L. A.; Hutson, A.; Iddon, J. P.; Ilkaev, R.; Ilyas, H.; Inaba, M.; Innocenti, G. M.; Ippolitov, M.; Isakov, A.; Isidori, T.; Islam, M. S.; Ivanov, M.; Ivanov, V.; Izucheev, V.; Jablonski, M.; Jacak, B.; Jacazio, N.; Jacobs, P. M.; Jadlovska, S.; Jadlovsky, J.; Jaelani, S.; Jahnke, C.; Jakubowska, M. J.; Jalotra, A.; Janik, M. A.; Janson, T.; Jercic, M.; Jevons, O.; Jimenez, A. A. P.; Jonas, F.; Jones, P. G.; Jowett, J. M.; Jung, J.; Jung, M.; Junique, A.; Jusko, A.; Kabus, M. J.; Kaewjai, J.; Kalinak, P.; Kalteyer, A. S.; Kalweit, A.; Kaplin, V.; Uysal, A. Karasu; Karatovic, D.; Karavichev, O.; Karavicheva, T.; Karczmarczyk, P.; Karpechev, E.; Kashyap, V.; Kazantsev, A.; Kebschull, U.; Keidel, R.; Keijdener, D. L. D.; Keil, M.; Ketzer, B.; Khan, A. M.; Khan, S.; Khanzadeev, A.; Kharlov, Y.; Khatun, A.; Khuntia, A.; Kileng, B.; Kim, B.; Kim, C.; Kim, D. J.; Kim, E. J.; Kim, J.; Kim, J. S.; Kim, J.; Kim, J.; Kim, M.; Kim, S.; Kim, T.; Kirsch, S.; Kisel, I.; Kiselev, S.; Kisiel, A.; Kitowski, J. P.; Klay, J. L.; Klein, J.; Klein, S.; Klein-B??sing, C.; Kleiner, M.; Klemenz, T.; Kluge, A.; Knospe, A. G.; Kobdaj, C.; Kollegger, T.; Kondratyev, A.; Kondratyeva, N.; Kondratyuk, E.; Konig, J.; Konigstorfer, S. A.; Konopka, P. J.; Kornakov, G.; Koryciak, S. D.; Kotliarov, A.; Kovalenko, O.; Kovalenko, V.; Kowalski, M.; Kr??lik, I.; Krav??akov??, A.; Kreis, L.; Krivda, M.; Krizek, F.; Gajdosova, K. Krizkova; Kroesen, M.; Kr??ger, M.; Krupova, D. M.; Kryshen, E.; Krzewicki, M.; Ku??era, V.; Kuhn, C.; Kuijer, P. G.; Kumaoka, T.; Kumar, D.; Kumar, L.; Kumar, N.; Kundu, S.; Kurashvili, P.; Kurepin, A.; Kurepin, A. B.; Kuryakin, A.; Kushpil, S.; Kvapil, J.; Kweon, M. J.; Kwon, J. Y.; Kwon, Y.; Pointe, S. L. La; Rocca, P. La; Lai, Y. S.; Lakrathok, A.; Lamanna, M.; Langoy, R.; Larionov, P.; Laudi, E.; Lautner, L.; Lavicka, R.; Lazareva, T.; Lea, R.; Lehrbach, J.; Lemmon, R. C.; Monz??n, I. Le??n; Lesch, M. M.; Lesser, E. D.; Lettrich, M.; L??vai, P.; Li, X.; X. L., Li; Lien, J.; Lietava, R.; Lim, B.; Lim, S. H.; Lindenstruth, V.; Lindner, A.; Lippmann, C.; Liu, A.; Liu, D. H.; Liu, J.; Lofnes, I. M.; Loginov, V.; Loizides, C.; Loncar, P.; Lopez, J. A.; Lopez, X.; Torres, E. L??pez; Luhder, J. R.; Lunardon, M.; Luparello, G.; Y. G., Ma; Maevskaya, A.; Mager, M.; Mahmoud, T.; Maire, A.; Malaev, M.; Malik, N. M.; Malik, Q. W.; Malik, S. K.; Malinina, L.; Mal???kevich, D.; Mallick, D.; Mallick, N.; Mandaglio, G.; Manko, V.; Manso, F.; Manzari, V.; Mao, Y.; Margagliotti, G. V.; Margotti, A.; Mar??n, A.; Markert, C.; Marquard, M.; Martin, N. A.; Martinengo, P.; Martinez, J. L.; Martinez, M. I.; Garc??a, G. Mart??nez; Masciocchi, S.; Masera, M.; Masoni, A.; Massacrier, L.; Mastroserio, A.; Mathis, A. M.; Matonoha, O.; Matuoka, P. F. T.; Matyja, A.; Mayer, C.; Mazuecos, A. L.; Mazzaschi, F.; Mazzilli, M.; Mdhluli, J. E.; Mechler, A. F.; Melikyan, Y.; Menchaca-Rocha, A.; Meninno, E.; Menon, A. S.; Meres, M.; Mhlanga, S.; Miake, Y.; Micheletti, L.; Migliorin, L. C.; Mihaylov, D. L.; Mikhaylov, K.; Mishra, A. N.; Mi??kowiec, D.; Modak, A.; Mohanty, A. P.; Mohanty, B.; Khan, M. Mohisin; Molander, M. A.; Moravcova, Z.; Mordasini, C.; Godoy, D. A. Moreira De; Morozov, I.; Morsch, A.; Mrnjavac, T.; Muccifora, V.; Mudnic, E.; M??hlheim, D.; Muhuri, S.; Mulligan, J. D.; Mulliri, A.; Munhoz, M. G.; Munzer, R. H.; Murakami, H.; Murray, S.; Musa, L.; Musinsky, J.; Myrcha, J. W.; Naik, B.; Nair, R.; Nandi, B. K.; Nania, R.; Nappi, E.; Nassirpour, A. F.; Nath, A.; Nattrass, C.; Neagu, A.; Negru, A.; Nellen, L.; Nesbo, S. V.; Neskovic, G.; Nesterov, D.; Nielsen, B. S.; Nielsen, E. G.; Nikolaev, S.; Nikulin, S.; Nikulin, V.; Noferini, F.; Noh, S.; Nomokonov, P.; Norman, J.; Novitzky, N.; Nowakowski, P.; Nyanin, A.; Nystrand, J.; Ogino, M.; Ohlson, A.; Okorokov, V. A.; Oleniacz, J.; Silva, A. C. Oliveira Da; Oliver, M. H.; Onnerstad, A.; Oppedisano, C.; Velasquez, A. Ortiz; Osako, T.; Oskarsson, A.; Otwinowski, J.; Oya, M.; Oyama, K.; Pachmayer, Y.; Padhan, S.; Pagano, D.; Pai??, G.; Palasciano, A.; Panebianco, S.; Park, J.; Parkkila, J. E.; Pathak, S. P.; Patra, R. N.; Paul, B.; Pei, H.; Peitzmann, T.; Peng, X.; Pereira, L. G.; Costa, H. Pereira Da; Peresunko, D.; Perez, G. M.; Perrin, S.; Pestov, Y.; Petr????ek, V.; Petrovici, M.; Pezzi, R. P.; Piano, S.; Pikna, M.; Pillot, P.; Pinazza, O.; Pinsky, L.; Pinto, C.; Pisano, S.; P??osko??, M.; Planinic, M.; Pliquett, F.; Poghosyan, M. G.; Polichtchouk, B.; Politano, S.; Poljak, N.; Pop, A.; Porteboeuf-Houssais, S.; Porter, J.; Pozdniakov, V.; Prasad, S. K.; Preghenella, R.; Prino, F.; Pruneau, C. A.; Pshenichnov, I.; Puccio, M.; Qiu, S.; Quaglia, L.; Quishpe, R. E.; Ragoni, S.; Rakotozafindrabe, A.; Ramello, L.; Rami, F.; Ramirez, S. A. R.; Rancien, T. A.; Raniwala, R.; Raniwala, S.; R??s??nen, S. S.; Rath, R.; Ravasenga, I.; Read, K. F.; Redelbach, A. R.; Redlich, K.; Rehman, A.; Reichelt, P.; Reidt, F.; Reme-ness, H. A.; Rescakova, Z.; Reygers, K.; Riabov, A.; Riabov, V.; Richert, T.; Richter, M.; Riegler, W.; Riggi, F.; Ristea, C.; Cahuantzi, M. Rodr??guez; Roed, K.; Rogalev, R.; Rogochaya, E.; Rogoschinski, T. S.; R??hr, D.; R??hrich, D.; Rojas, P. F.; Torres, S. Rojas; Rokita, P. S.; Ronchetti, F.; Rosano, A.; Rosas, E. D.; Rossi, A.; Roy, A.; Roy, P.; Roy, S.; Rubini, N.; Rueda, O. V.; Ruggiano, D.; Rui, R.; Rumyantsev, B.; Russek, P. G.; Russo, R.; Rustamov, A.; Ryabinkin, E.; Ryabov, Y.; Rybicki, A.; Rytkonen, H.; Rzesa, W.; Saarimaki, O. A. M.; Sadek, R.; Sadovsky, S.; Saetre, J.; ??afa????k, K.; Saha, S. K.; Saha, S.; Sahoo, B.; Sahoo, P.; Sahoo, R.; Sahoo, S.; Sahu, D.; Sahu, P. K.; Saini, J.; Sakai, S.; Salvan, M. P.; Sambyal, S.; Saramela, T. B.; Sarkar, D.; Sarkar, N.; Sarma, P.; Sarti, V. M.; Sas, M. H. P.; Schambach, J.; Scheid, H. S.; Schiaua, C.; Schicker, R.; Schmah, A.; Schmidt, C.; Schmidt, H. R.; Schmidt, M. O.; Schmidt, M.; Schmidt, N. V.; Schmier, A. R.; Schotter, R.; Schukraft, J.; Schwarz, K.; Schweda, K.; Scioli, G.; Scomparin, E.; Seger, J. E.; Sekiguchi, Y.; Sekihata, D.; Selyuzhenkov, I.; Senyukov, S.; Seo, J. J.; Serebryakov, D.; ??erk??nyt??, L.; Sevcenco, A.; Shaba, T. J.; Shabanov, A.; Shabetai, A.; Shahoyan, R.; Shaikh, W.; Shangaraev, A.; Sharma, A.; Sharma, H.; Sharma, M.; Sharma, N.; Sharma, S.; Sharma, U.; Shatat, A.; Sheibani, O.; Shigaki, K.; Shimomura, M.; Shirinkin, S.; Shou, Q.; Sibiriak, Y.; Siddhanta, S.; Siemiarczuk, T.; Silva, T. F.; Silvermyr, D.; Simantathammakul, T.; Simonetti, G.; Singh, B.; Singh, R.; Singh, R.; Singh, R.; Singh, V. K.; Singhal, V.; Sinha, T.; Sitar, B.; Sitta, M.; Skaali, T. B.; Skorodumovs, G.; Slupecki, M.; Smirnov, N.; Snellings, R. J. M.; Soncco, C.; Song, J.; Songmoolnak, A.; Soramel, F.; Sorensen, S.; Sputowska, I.; Stachel, J.; Stan, I.; Steffanic, P. J.; Stiefelmaier, S. F.; Stocco, D.; Storehaug, I.; Storetvedt, M. M.; Stratmann, P.; Strazzi, S.; Stylianidis, C. P.; Suaide, A. A. P.; Suire, C.; Sukhanov, M.; Suljic, M.; Sultanov, R.; Sumberia, V.; Sumowidagdo, S.; Swain, S.; Szabo, A.; Szarka, I.; Tabassam, U.; Taghavi, S. F.; Taillepied, G.; Takahashi, J.; Tambave, G. J.; Tang, S.; Tang, Z.; Takaki, J. D. Tapia; Tapus, N.; Tarzila, M. G.; Tauro, A.; Mu??oz, G. Tejeda; Telesca, A.; Terlizzi, L.; Terrevoli, C.; Tersimonov, G.; Thakur, S.; Thomas, D.; Tieulent, R.; Tikhonov, A.; Timmins, A. R.; Tkacik, M.; Toia, A.; Topilskaya, N.; Toppi, M.; Torales-Acosta, F.; Tork, T.; Ramos, A. G. Torres; Trifir??, A.; Triolo, A. S.; Tripathy, S.; Tripathy, T.; Trogolo, S.; Trubnikov, V.; Trzaska, W. H.; Trzcinski, T. P.; Tumkin, A.; Turrisi, R.; Tveter, T. S.; Ullaland, K.; Uras, A.; Urioni, M.; Usai, G. L.; Vala, M.; Valle, N.; Vallero, S.; Doremalen, L. V. R. van; Leeuwen, M. van; Weelden, R. J. G. van; Vyvre, P. Vande; Varga, D.; Varga, Z.; Varga-Kofarago, M.; Vasileiou, M.; Vasiliev, A.; Doce, O. V??zquez; Vechernin, V.; Velure, A.; Vercellin, E.; Lim??n, S. Vergara; Vermunt, L.; V??rtesi, R.; Verweij, M.; Vickovic, L.; Vilakazi, Z.; Baillie, O. Villalobos; Vino, G.; Vinogradov, A.; Virgili, T.; Vislavicius, V.; Vodopyanov, A.; Volkel, B.; V??lkl, M. A.; Voloshin, K.; Voloshin, S. A.; Volpe, G.; Haller, B. von; Vorobyev, I.; Vozniuk, N.; Vrl??kova, J.; Wagner, B.; Wang, C.; Wang, D.; Weber, M.; Wegrzynek, A.; Wenzel, S. C.; Wessels, J. P.; Weyhmiller, S. L.; Wiechula, J.; Wikne, J.; Wilk, G.; Wilkinson, J.; Willems, G. A.; Windelband, B.; Winn, M.; Witt, W. E.; Wright, J. R.; Wu, W.; Wu, Y.; Xu, R.; Yadav, A. K.; Yalcin, S.; Yamaguchi, Y.; Yamakawa, K.; Yang, S.; Yano, S.; Yin, Z.; Yoo, I. -K.; Yoon, J. H.; Yuan, S.; Yuncu, A.; Zaccolo, V.; Zampolli, C.; Zanoli, H. J. C.; Zanone, F.; Zardoshti, N.; Zarochentsev, A.; Z??vada, P.; Zaviyalov, N.; Zhalov, M.; Zhang, B.; Zhang, S.; Zhang, X.; Zhang, Y.; Zherebchevskii, V.; Zhi, Y.; Zhigareva, N.; Zhou, D.; Zhou, Y.; Zhu, J.; Zhu, Y.; Zinovjev, G.; Zurlo, N.

doi:10.1038/s41567-022-01804-8

In our Galaxy, light antinuclei composed of antiprotons and antineutrons can be produced through high-energy cosmic-ray collisions with the interstellar medium or could also originate from the annihilation of dark-matter particles that have not yet been discovered. On Earth, the only way to produce and study antinuclei with high precision is to create them at high-energy particle accelerators. Although the properties of elementary antiparticles have been studied in detail, the knowledge of the interaction of light antinuclei with matter is limited. We determine the disappearance probability of 3 He when it encounters matter particles and annihilates or disintegrates within the ALICE detector at the Large Hadron Collider. We extract the inelastic interaction cross section, which is then used as an input to the calculations of the transparency of our Galaxy to the propagation of 3 He stemming from dark-matter annihilation and cosmic-ray interactions within the interstellar medium. For a specific dark-matter profile, we estimate a transparency of about 50%, whereas it varies with increasing 3 He momentum from 25% to 90% for cosmic-ray sources. The results indicate that 3 He nuclei can travel long distances in the Galaxy, and can be used to study cosmic-ray interactions and dark-matter annihilation.