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中外科学家探测到迄今人类所知最重反物质

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 新民晚报   发布者:钟和文
热度135票  浏览502次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年4月25日 20:27

相对论重离子对撞机的STAR探测器

  本报特稿 位于纽约长岛的美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)获得重大发现:中外科学家探测到迄今人类所知最重的反物质——反氦-4。将于29日出版的英国《自然》杂志于北京时间今天凌晨在线发表了该成果。

  这被认为是寻找反物质路上的重要里程碑。中国科学技术大学有关教授说,可能在未来很长时间内,反氦-4都会占有“最重反物质”的桂冠。因为反氦-4需要4个反核子聚在一起,而下一个更重的反物质应该是反锂6,这就需要6个反核子聚集成一个原子核——其产生的可能性是反氦-4的百万分之一。“这需要将对撞机的能量大幅提高,或者把亮度增强上百万倍,而现在的加速器技术几乎不可能实现。”

  这一成果诞生于RHIC-螺旋管径迹探测器(STAR)国际合作组,这一合作组由来自12个国家的54个科研单位组成,其中中国合作组成员包括中国科学院上海应用物理研究所、中国科学技术大学、中国科学院近代物理研究所、清华大学、华中师范大学、山东大学等。各国科学家从整整10亿次碰撞事例中,筛选了由此产生的5000亿个带电粒子,并凭借中国科学家主持研制的“大型飞行时间探测装置(TOF)”,十分万幸地探测到了18个反物质氦-4原子核的信号。

  在对撞机上,两个接近光速的金原子核对撞,会模拟出“宇宙大爆炸”即宇宙诞生时的那一声“啼哭”——产生大约等量的正物质和反物质。其中一部分相对稳定的反物质,在与“正物质”相互湮灭之前,通过对撞机,留下清晰的信号证据。

  据介绍,反物质的原子核由反质子反中子构成,但其性质和正物质原子核相似。由于反物质存在时间很短,这些反物质粒子聚成稳定的原子核的几率非常小。

  1995年,科学家就发现了最简单的反物质原子——一个反质子加上一个正电子构成的反氢原子。直到现在,科学家才找到反氦-4——它由两个反质子和两个反中子组成,质量是质子的4倍,这与自然界中普遍存在的“氦-4”完全相反。

  这次发现反氦-4,主要得益于中国科学家主持研制的大型飞行时间探测器(TOF)。它为STAR提供了更清晰的“视力”,能精确区分出带电粒子的踪迹。

  STAR中国合作组有关专家说,“反氦-4十分稳定,若不湮灭,原则上不衰变。”越重的原子湮灭时产生的能量越大,这种看似大海捞针的寻觅,或许会诞生人类未来的能源方案。根据爱因斯坦的质能方程,当正反物质相遇湮灭时,所有质量都在一瞬间转变为巨大能量,远远超过了核裂变、核聚变,而且不会存在核污染。(钟和文)

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