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        科學家在實驗室制造出千億個反物質粒子

            據物理學家組織網報道,近日,科學家用激光照射一個圖釘頭大小的黃金樣本,制造出超過千億個反物質粒子。這些反物質,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。

          這一方法使科學家們可以在一間小小的實驗室制造出大量的正電子,開啟了反物質研究的新紀元,其中包括物理學中對種種天體物理學現象的研究,如黑洞和宇宙Y射線爆發等。反物質的研究還會揭示為何在宇宙形成時的創世大爆炸時反物質能夠幸存下來的原因。

          據此項實驗的帶頭人、利沃莫爾實驗室(Livermore)科學家陳慧(音)表示,她及同事們應用低脈沖、高強度激光照射只有1毫米大小的目標金子,“在激光測試中,我們發現了比其他研究者多得多的反物質,證據顯示正是由于采用了低脈沖激光,從而生成了巨大數量的正電子!

          設計并應用計算機編碼擬了該實驗的斯科特.威爾克斯稱,“在此之前,我們只是嘗試用紙一樣薄的目標物質生成正電子,不過近來的模擬實驗表明,1毫米大小的金子會生成數量多得多的正電子,這一發現讓我們興奮不已!

          在實驗中,通過直接將激光照射到目標黃金上,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,以催化劑的身份實現正電子的生成。電子生成巨大的純能量,并正如愛因斯坦著名的相對論關于物質與能量的描述,衰減成物質和反物質。激光在時間和空間上集中能量,從而在實驗室條件下非?焖俚厣闪嗣芏葮O高的正電子,這是前所未有的。陳的同事、利沃莫爾實驗室著名物理學家彼得.比爾斯多佛表示,“生成大量反物質后,我們就可以更加詳細地研究反物質是否和物質一樣,還可能發現為何宇宙中存在的物質要遠遠多于反物質的秘密!

          反物質粒子一旦與正常物質接觸,會幾乎立即被后者消滅,并轉變成一種純能量--伽瑪射線。關于人們所認知的宇宙中為何幾乎全是物質、是否還有其它全由反物質組成的世界、如何利用反物質的可行性等課題,科學家們曾有種種猜想。據推測,在宇宙形成初期,正常物質和反物質一度是平衡共存的,但隨著反物質的衰減和被消滅,形成了“不對稱性”,現在人類已很少發現反物質的存在了。

          多年以來,物理學家們已經在理論上明確了反物質,只是直到1932年才經科學實驗證實了它的存在。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;后來物理學家們學會用傳統的例子加速器生成適中數量的反物質。同樣,反物質也可以生成于其它有高能量天體活動的地方,如銀行系或其它星系的中心。當正電子與鄰近物質相接觸,隨之被破壞時,會由此產生伽瑪射線,通過檢測伽瑪射線,即可發現反物質的存在。

          通過激光生成反物質并非第一次,利沃莫爾實驗室的研究人員十年前研究當時退役的Nova激光時即發現了反物質,不過隨著目標物質的改進和應用更加靈敏的探測器,這次實驗直接就檢測到了1百多萬個粒子。以此為例,科學家們推斷,生成正電子粒子的總量應該在1千億左右。直至被消滅,正電子的活動與電子非常相近(只是電極不同而已),陳及同事們正是通過這一點來發現它們的。他們使用一臺正規的電子探測器(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,“我們開啟了一個新時代,現在的發現已讓我們豁然開朗。我們設想建立一個反物質研究中心,利用激光建成一座廉價生成反物質的工廠!

         

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