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    技術(shù)支持
    科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室制造出千億個(gè)反物質(zhì)粒子

        據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,近日,科學(xué)家用激光照射一個(gè)圖釘頭大小的黃金樣本,制造出超過千億個(gè)反物質(zhì)粒子。這些反物質(zhì),又名“正電子”,是從激光照射處以錐形等離子體的形式噴射而出的。

      這一方法使科學(xué)家們可以在一間小小的實(shí)驗(yàn)室制造出大量的正電子,開啟了反物質(zhì)研究的新紀(jì)元,其中包括物理學(xué)中對種種天體物理學(xué)現(xiàn)象的研究,如黑洞和宇宙Y射線爆發(fā)等。反物質(zhì)的研究還會(huì)揭示為何在宇宙形成時(shí)的創(chuàng)世大爆炸時(shí)反物質(zhì)能夠幸存下來的原因。

      據(jù)此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的帶頭人、利沃莫爾實(shí)驗(yàn)室(Livermore)科學(xué)家陳慧(音)表示,她及同事們應(yīng)用低脈沖、高強(qiáng)度激光照射只有1毫米大小的目標(biāo)金子,“在激光測試中,我們發(fā)現(xiàn)了比其他研究者多得多的反物質(zhì),證據(jù)顯示正是由于采用了低脈沖激光,從而生成了巨大數(shù)量的正電子!

      設(shè)計(jì)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)編碼擬了該實(shí)驗(yàn)的斯科特.威爾克斯稱,“在此之前,我們只是嘗試用紙一樣薄的目標(biāo)物質(zhì)生成正電子,不過近來的模擬實(shí)驗(yàn)表明,1毫米大小的金子會(huì)生成數(shù)量多得多的正電子,這一發(fā)現(xiàn)讓我們興奮不已。”

      在實(shí)驗(yàn)中,通過直接將激光照射到目標(biāo)黃金上,使電子通過電離作用加速分裂;在這一過程中,電子與黃金的原子核相互作用,以催化劑的身份實(shí)現(xiàn)正電子的生成。電子生成巨大的純能量,并正如愛因斯坦著名的相對論關(guān)于物質(zhì)與能量的描述,衰減成物質(zhì)和反物質(zhì)。激光在時(shí)間和空間上集中能量,從而在實(shí)驗(yàn)室條件下非?焖俚厣闪嗣芏葮O高的正電子,這是前所未有的。陳的同事、利沃莫爾實(shí)驗(yàn)室著名物理學(xué)家彼得.比爾斯多佛表示,“生成大量反物質(zhì)后,我們就可以更加詳細(xì)地研究反物質(zhì)是否和物質(zhì)一樣,還可能發(fā)現(xiàn)為何宇宙中存在的物質(zhì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于反物質(zhì)的秘密。”

      反物質(zhì)粒子一旦與正常物質(zhì)接觸,會(huì)幾乎立即被后者消滅,并轉(zhuǎn)變成一種純能量--伽瑪射線。關(guān)于人們所認(rèn)知的宇宙中為何幾乎全是物質(zhì)、是否還有其它全由反物質(zhì)組成的世界、如何利用反物質(zhì)的可行性等課題,科學(xué)家們曾有種種猜想。據(jù)推測,在宇宙形成初期,正常物質(zhì)和反物質(zhì)一度是平衡共存的,但隨著反物質(zhì)的衰減和被消滅,形成了“不對稱性”,現(xiàn)在人類已很少發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的存在了。

      多年以來,物理學(xué)家們已經(jīng)在理論上明確了反物質(zhì),只是直到1932年才經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了它的存在。高能量的宇宙射線作用于地球的大氣層,隨之只噴射出極少量的反物質(zhì);后來物理學(xué)家們學(xué)會(huì)用傳統(tǒng)的例子加速器生成適中數(shù)量的反物質(zhì)。同樣,反物質(zhì)也可以生成于其它有高能量天體活動(dòng)的地方,如銀行系或其它星系的中心。當(dāng)正電子與鄰近物質(zhì)相接觸,隨之被破壞時(shí),會(huì)由此產(chǎn)生伽瑪射線,通過檢測伽瑪射線,即可發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的存在。

      通過激光生成反物質(zhì)并非第一次,利沃莫爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員十年前研究當(dāng)時(shí)退役的Nova激光時(shí)即發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì),不過隨著目標(biāo)物質(zhì)的改進(jìn)和應(yīng)用更加靈敏的探測器,這次實(shí)驗(yàn)直接就檢測到了1百多萬個(gè)粒子。以此為例,科學(xué)家們推斷,生成正電子粒子的總量應(yīng)該在1千億左右。直至被消滅,正電子的活動(dòng)與電子非常相近(只是電極不同而已),陳及同事們正是通過這一點(diǎn)來發(fā)現(xiàn)它們的。他們使用一臺(tái)正規(guī)的電子探測器(即分光儀),裝配后也能檢測不同電極的粒子。比爾斯多佛表示,“我們開啟了一個(gè)新時(shí)代,現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)已讓我們豁然開朗。我們設(shè)想建立一個(gè)反物質(zhì)研究中心,利用激光建成一座廉價(jià)生成反物質(zhì)的工廠!

     

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