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:中外科學家探測到了迄今人類所知最重的反物質??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”??產生大約等量的正物質和反物質。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,捕捉著各種反物質的蛛絲馬跡。
“RHIC上的一對金核碰撞大約會產生500個粒子,通過篩選10億次碰撞所產生的5000億個粒子,我們探測到了18個反物質氦-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、中科院上海應用物理研究所馬余剛研究員介紹,反物質的原子核由反質子、反中子構成,但其性質和正物質原子核相似。由于反物質存在時間很短,因此這些反物質粒子聚成穩(wěn)定的原子核的幾率非常小。
早在1995年,科學家就發(fā)現了最簡單的反物質原子??一個反質子加上一個正電子構成的反氫原子。直到現在,科學家才找到了反氦-4??它由兩個反質子和兩個反中子組成,質量是質子的4倍。
這次發(fā)現反氦-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,反氦-4都會保持“最重反物質”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應該是反鋰6,這就需要6個反核子聚集成一個原子核??其產生的可能性是反氦-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,而現在的加速器技術幾乎不可能實現?!?/P>
為何科學家會對“最重反物質”如此著迷?其一是出于對宇宙嬰兒期的好奇:為何當初成對產生的正反物質最終正物質占了絕對優(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)現反氦-4的蹤跡。其二是受到巨大能量的誘惑,根據愛因斯坦的質能方程,當正反物質相遇湮滅時,所有質量都在一瞬間轉變?yōu)榫薮竽芰?,遠遠超過了核裂變、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?!瘪R余剛補充道,越重的原子湮滅時產生的能量越大,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。
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