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美重離子對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)迄今Z重新型反物質(zhì)
閱讀：178 發(fā)布時間：2013-8-22美重離子對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)迄今zui重新型反物質(zhì)
綜合外電報道，美國科學(xué)家上周宣布，在長島上演的一次微型“大爆炸”創(chuàng)造了一種新型反物質(zhì)。這種新發(fā)現(xiàn)的粒子被稱之為“反超氚”（antihypertriton），是迄今為止發(fā)現(xiàn)的zui重的反物質(zhì)。此外，反超氚也是*個含有所謂反奇夸克的粒子，也因此被排在元素周期表的一個新平面內(nèi)。
2010年春季，科學(xué)家借助紐約布克海文國家實(shí)驗室的相對論性重離子對撞機(jī)（以下簡稱RHIC）發(fā)現(xiàn)了這種新型反物質(zhì)。在對撞機(jī)內(nèi)，重離子——剝離電子的原子——以接近光速的速度相撞，分解成構(gòu)成重離子的各種粒子。在金離子對撞10萬次之后，研究人員從粒子“瓦礫”中發(fā)現(xiàn)了大約70個反超氚。這種粒子比此前的紀(jì)錄保持者反氦重大約重200毫電子伏。
RHIC研究員許長補(bǔ)（Zhangbu Xu，音譯）表示：“人們認(rèn)為我們是一群奇怪的家伙，因為所有人都希望將手中的東西變成金子，而我們卻將金子變成怪異的反物質(zhì)。”正常原子的原子核由被稱之為“質(zhì)子”和“中子”的亞原子微粒構(gòu)成，質(zhì)子和中子則由更小的粒子——夸克和膠子構(gòu)成。構(gòu)成反物質(zhì)核的反粒子質(zhì)量與正常粒子質(zhì)量相同，但所帶電荷和磁性相反。
大爆炸形成了相同數(shù)量的物質(zhì)和反物質(zhì)。大量物質(zhì)的引力作用防止這些粒子擴(kuò)散。如果在微小的空間內(nèi)反物質(zhì)和物質(zhì)相撞并湮滅對方，zui后將*轉(zhuǎn)換成能量。令物理學(xué)家感到疑惑的是，反物質(zhì)和物質(zhì)碰撞湮沒過程中為何會有幸存者，當(dāng)前宇宙中物質(zhì)的數(shù)量為何遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過反物質(zhì)。在實(shí)驗室模擬大爆炸是幫助科學(xué)家揭開這些謎團(tuán)的一種重要途徑。
許長補(bǔ)表示，當(dāng)粒子以驚人速度在RHIC發(fā)生相撞時，便會形成“夸克和膠子湯”。隨著夸克和膠子湯的冷卻——在瞬間內(nèi)完成——這些基本粒子形成超氚和反超氚等更大粒子?？茖W(xué)家認(rèn)為這就是大爆炸后瞬間發(fā)生的事情。在18日于華盛頓特區(qū)舉行的美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會會議上，許長補(bǔ)公布了他們的研究發(fā)現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)反超氚讓物理學(xué)家陷入極大興奮之中，因為它位于3D版元素周期表的平面下方。在這張人們熟悉的平面元素周期表中，科學(xué)家按照原子所含質(zhì)子數(shù)量（代表質(zhì)量）排列元素。粒子物理學(xué)家則根據(jù)中子和所謂的奇夸克的數(shù)量進(jìn)一步繪制元素周期表，質(zhì)子或者中子并不含有奇夸克。一些正常的氫、氦和鋰原子含有奇夸克，被排列在元素周期表平面的上方。反超氚是所發(fā)現(xiàn)的*種含有反奇夸克的反物質(zhì)粒子，因此被排在這個平面的下方。
牛津大學(xué)物理學(xué)家、《反物質(zhì)》一書作者弗蘭克•克洛斯表示，現(xiàn)在尚不清楚發(fā)現(xiàn)反超氚對物理學(xué)研究將產(chǎn)生怎樣的實(shí)際影響。他指出：“形象地說，尋找新粒子就像集郵?？傆幸恍┼]票比其他郵票更讓人感到興奮。發(fā)現(xiàn)這一粒子證實(shí)了我們普遍認(rèn)同的想法——反物質(zhì)的確存在，數(shù)量與物質(zhì)一樣。”對于“宇宙中的反物質(zhì)數(shù)量為何少得可憐?”這個問題，這一發(fā)現(xiàn)并未給我們提供任何有用的線索。
雖然發(fā)現(xiàn)新反物質(zhì)反超氚的消息zui近才浮出水面，《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版刊登的一篇論文便已對這種反物質(zhì)進(jìn)行描述。在此之后，RHIC研究組又進(jìn)行了更多次原子撞擊實(shí)驗。現(xiàn)在，許長補(bǔ)及其同事仍對新獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，希望能夠發(fā)現(xiàn)更多奇異粒子。值得一提的是，對撞過程中除了形成反超氚外，同時還形成了2000多個反氦-3核，它是另一種罕見的反粒子。許長補(bǔ)說：“RHIC就是一臺專門發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的機(jī)器。”
美重離子對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)迄今zui重新型反物質(zhì)