位于紐約長島的美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機(RHIC)再獲重大發(fā)現(xiàn):中外科學家探測到了迄今人類所知最重的反物質(zhì)??反氦-4。今天凌晨,英國《自然》雜志在線發(fā)表了這一成果,并將于29日印刷出版。
兩個接近光速的金原子核對撞,會模擬出宇宙誕生時的那一聲“啼哭”??產(chǎn)生大約等量的正物質(zhì)和反物質(zhì)。科學家就在這不足萬億分之一秒的瞬間,在上萬億度的高溫中,捕捉著各種反物質(zhì)的蛛絲馬跡。
“RHIC上的一對金核碰撞大約會產(chǎn)生500個粒子,通過篩選10億次碰撞所產(chǎn)生的5000億個粒子,我們探測到了18個反物質(zhì)氦-4原子核的信號?!盧HIC-螺旋管徑跡探測器(STAR)國際合作組中國組負責人、中科院上海應(yīng)用物理研究所馬余剛研究員介紹,反物質(zhì)的原子核由反質(zhì)子、反中子構(gòu)成,但其性質(zhì)和正物質(zhì)原子核相似。由于反物質(zhì)存在時間很短,因此這些反物質(zhì)粒子聚成穩(wěn)定的原子核的幾率非常小。
早在1995年,科學家就發(fā)現(xiàn)了最簡單的反物質(zhì)原子??一個反質(zhì)子加上一個正電子構(gòu)成的反氫原子。直到現(xiàn)在,科學家才找到了反氦-4??它由兩個反質(zhì)子和兩個反中子組成,質(zhì)量是質(zhì)子的4倍。
這次發(fā)現(xiàn)反氦-4,主要得益于中國科學家所研制的大型飛行時間探測器。它為STAR提供了更清晰的“視力”,能精確區(qū)分出帶電粒子的蹤跡。STAR國際合作組發(fā)言人許怒研究員說,STAR中國合作組為在海量事件中捕捉到反氦-4作出了重要的貢獻。
中科大陳宏芳教授說,可能在未來很長一段時間內(nèi),反氦-4都會保持“最重反物質(zhì)”的桂冠。因為反氦-4需要4個反核子聚在一起,而下一個更重的反物質(zhì)應(yīng)該是反鋰6,這就需要6個反核子聚集成一個原子核??其產(chǎn)生的可能性是反氦-4的百萬分之一?!斑@需要將對撞機的能量大幅提高,或者把亮度增強上百萬倍,而現(xiàn)在的加速器技術(shù)幾乎不可能實現(xiàn)?!?/P>
為何科學家會對“最重反物質(zhì)”如此著迷?其一是出于對宇宙嬰兒期的好奇:為何當初成對產(chǎn)生的正反物質(zhì)最終正物質(zhì)占了絕對優(yōu)勢?為此,今年美國將向太空發(fā)射探測器,希望在宇宙中發(fā)現(xiàn)反氦-4的蹤跡。其二是受到巨大能量的誘惑,根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程,當正反物質(zhì)相遇湮滅時,所有質(zhì)量都在一瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榫薮竽芰浚h遠超過了核裂變、核聚變,而且不會存在核污染。
“反氦-4十分穩(wěn)定,若不湮滅,原則上不衰變。”馬余剛補充道,越重的原子湮滅時產(chǎn)生的能量越大,這種看似大海撈針的尋覓,或許會誕生人類未來的能源方案。
欄目導航
內(nèi)容推薦
更多>2020-03-20
2019-06-05
2019-03-05
2018-10-10