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新進(jìn)展！RHIC-STAR研究團(tuán)隊(duì)首次在高能重離子碰撞過程中觀測(cè)到源自純能量的物質(zhì)/反物質(zhì)對(duì)的產(chǎn)生
2021年08月06日 10:21:43
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 點(diǎn)擊量：6988
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表文章稱，他們首次在高能重離子碰撞過程中觀測(cè)到源自純能量的物質(zhì)/反物質(zhì)對(duì)的產(chǎn)生。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)高能核物理課題組與美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(BNL)和山東大學(xué)等單位的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表文章稱，他們首次在高能重離子碰撞過程中觀測(cè)到源自純能量的物質(zhì)/反物質(zhì)對(duì)的產(chǎn)生，并發(fā)現(xiàn)該過程中存在真空雙折射的跡象。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系首任系主任趙忠堯先生是人類物理學(xué)史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的物理學(xué)家，并觀測(cè)到正負(fù)電子對(duì)的湮滅現(xiàn)象：e+ + e- →γ + γ。
1934年，科學(xué)家布雷特和惠勒提出這個(gè)現(xiàn)象的反過程，讓兩個(gè)光子通過撞擊結(jié)合在一起，有可能變成物質(zhì)，形成電子和正電子。這種把光變成物質(zhì)的過程是愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2的直接反映，表明能量和質(zhì)量是可以相互轉(zhuǎn)化的。
長(zhǎng)期以來(lái)，人們期望通過超強(qiáng)功率的激光碰撞來(lái)觀測(cè)這個(gè)過程，然而兩個(gè)光子發(fā)生碰撞的概率非常低，其所需的最低激光功率仍然比目前功率最高的激光系統(tǒng)要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在布雷特和惠勒提出這個(gè)反應(yīng)過程時(shí)，激光并沒有被發(fā)明，他們提出可以通過加速重離子到相對(duì)論能區(qū)并碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)光生物質(zhì)。
RHIC-STAR是基于美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)上STAR實(shí)驗(yàn)的大型國(guó)際合作組，由來(lái)自13個(gè)國(guó)家67個(gè)單位的706多位科研人員組成。該研究團(tuán)隊(duì)利用相對(duì)論重離子碰撞來(lái)尋找布雷特-惠勒的產(chǎn)生過程，在海量數(shù)據(jù)中找到6000多正負(fù)電子對(duì)，通過分析這些候選事例的配對(duì)質(zhì)量和角分布以及與理論計(jì)算的比較，證實(shí)這些正負(fù)電子對(duì)源自布雷特-惠勒過程。更進(jìn)一步，該研究團(tuán)隊(duì)觀測(cè)到正負(fù)電子對(duì)的角關(guān)聯(lián)呈現(xiàn)4階余弦振蕩，這是真空雙折射現(xiàn)象的有力證據(jù)。
科大STAR研究團(tuán)隊(duì)，主導(dǎo)研制了基于MRPC的飛行時(shí)間探測(cè)器，極大拓展了STAR實(shí)驗(yàn)上帶電粒子的鑒別能力，在該實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院教師查王妹也在實(shí)驗(yàn)和理論分析中做出了重要貢獻(xiàn)。
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