开创了反奇异反核物质的研究
中科院上海应用物理研究所陈金辉博士与布鲁克海文实验室(BNL)徐长步研究员及“螺旋管轨迹探测器”(STAR)协作组的其他科学家,近日在布鲁克海文实验室在相对论重离子对撞机(RHIC)上,首次发现了可能在宇宙“婴儿期”大量存在的反物质超核——反超氚核,开启了新的大门。核素图的维度并创建一个反物质超核。研究外来反核物质的同类研究中的第一个。
“这是迄今为止发现的最重的反物质核,也是第一个包含反奇异夸克的反物质核。” 研究成果受邀在多个国际会议上发表,官方文章已发表在《科学》杂志上,并被选为3月4日《科学快报》在线快速发表的Highlight文章。
中国科学院上海应用物理研究所研究员马玉刚表示,氚原子俗称“重氢”,其原子核中有三个“姐妹”:一个带正电的质子和两个中性中子。但“反氚”核变成了“三兄弟”:带负电的反质子、嵌入反超子的反奇异夸克和反中子。与自然界中存在的氚相比,反超氚核的寿命短得不可思议,只有200皮秒(1皮秒=1万亿分之一秒)。科学家们只能通过它的衰变产物来推断它的存在。
德国亥姆霍兹国家研究中心联合会副主席、高级理论物理学家霍斯特·斯托克教授评论说:“这一实验发现可能对我们对物质的认识有前所未有的帮助。反超氚的发现开辟了一个新的途径。”核素图中的维度。数字之门:从常规物质世界到反物质和反超核物质世界。即使在几年前,这也被认为是不可能的实验。
该研究还对理解自然界中的物质-反物质不对称具有直接意义。我们被普通物质包围,但反物质非常罕见。是什么原因?在大爆炸的早期,夸克和反夸克是成对产生的。今天人类生活的物质空间是如何失去对称性的?回答这个问题需要科学家全面研究物质特别是反物质的产生和演化。BNL-RHIC 位于美国纽约长岛反物质弹哪个国家有,产生高温、高密度、净重子数密度接近于零的夸克胶子等离子体。是科学家研究反物质产生和演化的理想场所。
目前的研究表明,RHIC环境中的反物质核子产量与其普通物质含量相当,比例非常接近。在当前的 RHIC 研究环境下,反物质的产生与广义的统计组合(聚结)物理机制是一致的,这将使一些关于核物质结构的新科学思想得到验证,例如法兰克福研究所的创始人Advanced Study (FIAS),著名的核理论 Walter Greiner 教授提出的反物质可以直接从真空中激发;对寻找暗物质等宇宙射线新物理也具有直接指导意义。
该研究还将丰富科学家对夸克胶子等离子体中新物质的认识。一些理论物理学家认为,重子和奇点守恒量之间的相关性是区分夸克胶子等离子体和强子气体的理想探针。超核是超子和核子融合产生的,超子和核子的成分在相空间上非常相似。马玉刚课题组的初步计算支持上述观点,结果发表在国际学术期刊《物理快报,系列B》(Physics Letters B)上。
为了探索宇宙起源时物质的早期状态,美国布鲁克海文实验室的相对论重离子对撞机开展了一项名为“螺旋管轨道探测器”的国际合作项目,历时10年。超过 500 名科学家参与其中。一年多前反物质弹哪个国家有,中国科学院上海应用物理研究所陈金辉博士与徐长步研究员等中外科学家合作,开始在数亿的海量数据中寻找反物质超核。金核的高能“碰撞”。证据。
每次两个金原子核碰撞,都会产生数千个粒子。“在分析海量数据后,我们发现了70次痕迹,然后追踪了反超氚核。” 陈金辉解释说,宇宙起源时,物质和反物质总是成对产生的,只能在极高的温度下存在,在宇宙演化的后期很难找到高温致密状态的物质。“也许内部会出现大量的中子星和超新星,但人类很难深入了解这种环境。”
这种奇特的“反超氚核”的发现让科学家们兴奋不已。事实证明,构成我们共同物质世界的元素就像数字世界中的正数,而反物质就像负数。它们都在平面几何的二维平面内,而反超核物质则在这个平面之外。这一发现为材料元素世界中“立体几何”的研究打开了大门。
STAR中国合作组成员包括中国科学院上海应用物理研究所、中国科学技术大学、清华大学、华中师范大学、中国科学院近代物理研究所、山东大学、山东大学中国科学院高能物理研究所。上述工作得到了国家自然科学基金重大国际合作项目、中科院知识创新工程和科技部的共同资助。