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反质子间“吸引”与正质子一模一样

发布时间:2019-10-12 09:30:04   编辑:it技术学习网   阅读次数:

  反物质世界又被掀开了神秘的一角。今天凌晨,英国《自然》杂志发表来自美国布鲁克海文国立实验室STAR合作组的最新发现,他们在相对论重离子对撞机(RHIC)上,首次测量到反质子之间的相互作用力——它与正质子间作用力居然一模一样。这对理解反物质的构成起到至关重要的作用,论文审稿人认为,相关论文可列入本年度物理学最重要五篇论文之一。

  两个接近光速的金原子核对撞,会模拟出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。科学家就在这不足万亿分之一秒的瞬间,在上万亿度的高温中,捕捉着各种反物质的蛛丝马迹。2011年,RHIC-螺旋管径迹探测器(STAR)国际合作组中国组负责人、中科院上海应用物理研究所马余刚研究员团队就曾发现了迄今最重的反物质反氦-4。这次,马余刚团队关注的是反质子之间的相互作用。

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  这是人类首次测量出反物质粒子之间的相互作用力。“金核碰撞会产生大量反质子,但其他粒子也会产生次级反质子,这会对数据造成污染。”马余刚说,他与布鲁克海文的唐爱洪联合指导的博士生张正桥完成了全程数据分析,获得了高纯度的反质子事例,并结合量子多粒子关联理论,提取出反质子-反质子相互作用的有效力程和散射长度这两个基本参数。研究表明,在实验精度内,反物质间的相互作用与正物质并没有差别。也就是说,反质子之间的相互作用存在着吸引,它们可以克服由于同号(负电荷)的反质子之间的库伦排斥而结合成反物质原子核。

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  这项研究成为检测正反物质对称性的又一种新方式。《自然》杂志审稿人对该发现给予高度评价:“这是第一个反质子-反质子作用的直接测量。文章宣布了一个重要发现:反质子作用在很高的精度上与质子作用等同。这个测量是对反物质作用力的重要原创性贡献。”“我认为这篇文章很有可能是本年度物理学中最重要的五篇论文之一。”

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  STAR合作组由来自12个国家的52家科研单位组成,马余刚研究员是中国合作组召集人,中方成员单位包括中科院上海应用物理研究所、中国科技大学、华中师大、清华大学等。在此次反物质间作用力的首次测量过程中,马余刚课题组与布鲁克海文的唐爱洪研究员等合作,历时3年多完成了这项研究。

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