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gongchangjie金蟲 (正式寫手)
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[交流]
中外科學(xué)家捕獲最重反物質(zhì)原子核反氦4
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近日，由中國科學(xué)家參加的相對論重離子對撞機(jī)（RHIC）-螺旋管徑跡探測器（STAR）國際合作組，探測到氦核的反物質(zhì)粒子——反物質(zhì)氦4核。這種新型粒子是迄今為止所能探測到的最重的反物質(zhì)原子核。 這項(xiàng)成果于4月24日發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。“這是中美科學(xué)家國際合作的成功典范�！敝锌圃荷虾�(yīng)用物理研究所研究員、STAR中國合作組召集人馬余剛表示。 STAR合作組由來自12個(gè)國家的54個(gè)科研單位組成，中國成員包括中科院上海應(yīng)用物理研究所、中國科技大學(xué)、中科院近代物理研究所、清華大學(xué)等。 由中國國家自然科學(xué)基金委、中國科技部、中科院和美國能源部共同出資研制、并于2009年安裝在STAR上的大型飛行時(shí)間探測裝置（TOF），在反物質(zhì)氦4的鑒別過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，尤其是對高橫向動量區(qū)間的反氦4與反氦3的質(zhì)量鑒別。 美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的RHIC利用兩束接近于光速的金核對撞來模擬宇宙大爆炸，這種碰撞產(chǎn)生大約等量的夸克和反夸克物質(zhì)，其中部分穩(wěn)定的反物質(zhì)可在和正物質(zhì)湮滅之前在STAR中留下清晰的信號。 通過篩選10億次碰撞事例中產(chǎn)生的5000億個(gè)帶電粒子，STAR合作組利用TOF探測到了18個(gè)反氦4信號。這種穩(wěn)定的反物質(zhì)原子核包含兩個(gè)反質(zhì)子和兩個(gè)反中子，電荷是電子的2倍，質(zhì)量是質(zhì)子的4倍。 科學(xué)家同時(shí)測量了反氦4在原子核對撞中的產(chǎn)生率，發(fā)現(xiàn)和夸克統(tǒng)計(jì)組合模型所預(yù)測的非常接近。在上萬億度的高溫快速擴(kuò)散且存活時(shí)間不足萬億分之一秒的熱密物質(zhì)中，能在實(shí)驗(yàn)中捕獲到由12個(gè)反物質(zhì)夸克組成一個(gè)復(fù)雜的反物質(zhì)原子核，并且證實(shí)了理論預(yù)測，確實(shí)是一件不可思議的事情。 反氦4很可能是未來很長一段時(shí)間內(nèi)所能探測到的最重反物質(zhì)原子核，因?yàn)橄乱粋�(gè)更重的穩(wěn)定反物質(zhì)原子核產(chǎn)生的可能性是反氦4的百萬分之一，以現(xiàn)在的加速器技術(shù)幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。 中美TOF合作項(xiàng)目的聯(lián)系人、美國加州大學(xué)洛杉磯分校教授黃煥中說：“尋找反氦4和其他奇異物質(zhì)是TOF項(xiàng)目的立項(xiàng)物理目標(biāo)之一。我們不僅出色完成硬件裝置，而且此發(fā)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)TOF的物理目標(biāo)開啟了一個(gè)很好的開端�！� “中國科學(xué)家隊(duì)伍在這個(gè)重要發(fā)現(xiàn)中作出了杰出的貢獻(xiàn)�！瘪R余剛認(rèn)為，一方面該發(fā)現(xiàn)依賴于中國合作組研制的性能優(yōu)異的TOF；另一方面，該發(fā)現(xiàn)得益于布魯克海文實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家唐愛洪（文章投稿作者）的“高階觸發(fā)”（High Level Trigger）技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)使在海量數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)挑選出含有反氦4的碰撞事例成為可能。 “繼去年STAR合作組發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)超氚核后，這次反氦4是又一重要里程碑式的突破性進(jìn)展。在這兩個(gè)重要發(fā)現(xiàn)中，中國核物理學(xué)家隊(duì)伍都起到了極為關(guān)鍵的作用，突顯了基于大科學(xué)基礎(chǔ)研究的國際合作的重要性�！敝锌圃涸菏�、國家自然科學(xué)基金委副主任沈文慶高度評價(jià)了該項(xiàng)成果。（黃辛） 來源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/5/246777.shtm |
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