在大爆炸后短短幾微秒內(nèi),“嬰兒期”的宇宙中發(fā)生了什么?最近,中外科學(xué)家又揭開了謎團(tuán)的一角:最新一期的美國(guó)《科學(xué)》雜志披露,在美國(guó)布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)上,科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了一種可能大量存在于宇宙“嬰兒期”的反物質(zhì)超核??反超氚核,這打開了核素圖新維數(shù)的大門,開創(chuàng)了反奇異反核物質(zhì)研究的先河。
俗稱“重氫”的氚原子的原子核中有三個(gè)“姐妹”:一個(gè)帶正電的質(zhì)子和兩個(gè)中性的中子??伞胺闯啊痹雍酥袇s變成了“三兄弟”:一個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子、一個(gè)嵌有反奇異夸克的反超子、一個(gè)反中子。中科院上海應(yīng)用物理研究所課題負(fù)責(zé)人、研究員馬余剛說,與現(xiàn)存于自然界的氚相比,反超氚核的壽命短得不可思議,只有200皮秒(1皮秒=1萬億分之1秒)??茖W(xué)家只能通過它衰變之后的產(chǎn)物,來推斷出它的存在。
為了探尋宇宙起源的早期物質(zhì)狀態(tài),一項(xiàng)名為“螺旋管徑跡探測(cè)器(STAR)”的國(guó)際合作項(xiàng)目在美國(guó)布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)上,已進(jìn)行了10年,目前有來自全球的500多位科學(xué)家參與其中。一年多前,中科院上海應(yīng)用物理研究所陳金輝博士與該實(shí)驗(yàn)室許長(zhǎng)補(bǔ)研究員等中外科學(xué)家合作,在上億次金原子核進(jìn)行高能“對(duì)對(duì)碰”的海量數(shù)據(jù)中開始尋找反物質(zhì)超核的證據(jù)。
每?jī)蓚€(gè)金核對(duì)撞,都會(huì)產(chǎn)生上千個(gè)粒子?!拔覀兎治隽撕A繑?shù)據(jù)后,從中找到了70次蹤跡,才追蹤到了反超氚核?!标惤疠x解釋說,宇宙起源時(shí),物質(zhì)和反物質(zhì)總是成對(duì)產(chǎn)生,這些只能存在于極端高溫、高密度狀態(tài)下的物質(zhì),到了宇宙演化后期就難以發(fā)現(xiàn)了?!盎蛟S在一些中子星、超新星的內(nèi)部會(huì)大量存在,但這種環(huán)境人類很難深入了解。”
這個(gè)奇特的“反超氚核”的發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家興奮不已。原來,組成我們常見的物質(zhì)世界的元素,好比數(shù)字世界中的正數(shù),而反物質(zhì)就好比負(fù)數(shù),它們都處在平面幾何的那個(gè)二維平面中,而反超核物質(zhì)則超出了這個(gè)平面,正是這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)打開了物質(zhì)元素世界“立體幾何”研究的大門。
德國(guó)亥姆霍茲國(guó)家研究中心聯(lián)合會(huì)副主席、資深理論物理學(xué)家霍斯特?斯多格教授評(píng)價(jià)說:“這個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)我們了解物質(zhì)可能會(huì)有前所未有的幫助。反超氚的發(fā)現(xiàn)打開了核素圖新維數(shù)的大門:從常規(guī)物質(zhì)世界到反物質(zhì)和反超核物質(zhì)世界。即便在幾年前,這都被認(rèn)為是不可能做到的實(shí)驗(yàn)?!?/P>
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