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中国科学家成功获得“反物质”

发布时间:2016-03-11 10:55:50信息来源:科研开发点击量:

 

反物质是目前科学领域最大的谜团之一。我们周围环境中的物质是正物质,由原子组成,而原子由带正电的质子和带负电的电子以及中性的中子组成。与此相反,由带负电的质子和带正电的电子组成的物质就是反物质。反物质只要和正物质相遇就会湮灭。

新华社上海310日电 (记者王琳琳)记者从中国科学院上海光机所获悉,该所强场激光物理国家重点实验室近日利用超强超短激光,成功产生反物质——超快正电子源,这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。相关研究成果已于近日发表在《等离子体物理》杂志上。

电子与正电子

每一种粒子都有一个与之相对的反粒子1932年,由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了电子的反粒子,即正电子的存在。1936年,安德森因发现正电子而获得该年度的诺贝尔物理奖。反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义,同时也具有重要应用,比如,正电子断层扫描成像在癌症诊断等方面已广泛应用。

长期以来,科学家们一直在探索利用激光产生反物质的有效方法,为了获得反物质——超快正电子源,上海光机所经历了长达15年的持续研究。

按照现行理论,宇宙大爆炸之初,产生了等量的正物质和反物质。但现实情况是,我们的世界由正物质组成,而反物质似乎莫名消失了,至少到现在仍然无法直接观测到它的存在。因此寻找和研究反物质也成为物理学领域的热点和难点。

强场激光物理国家重点实验室研究员沈百飞介绍,此次反物质的获得经历了一个相对复杂的过程和优化:首先将飞秒拍瓦激光装置与高压气体靶进行相互作用,产生大量高能电子;高能电子再和高原子序数材料靶(如铜、金)相互作用,产生高强度伽马射线;伽马射线再和高原子序数原子核作用产生正负电子对。

正电子谱仪是获得反物质的功臣。沈百飞表示,经过特殊设计的正电子谱仪,成功解决了伽马射线带来的噪声问题,利用正负电子在磁场中的不同偏转特性,最终成功观测到了正电子。

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