研究團(tuán)隊(duì)首次觀測到源自純能量的物質(zhì)/反物質(zhì)對(duì)產(chǎn)生

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校高能核物理課題組與美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室和山東大學(xué)等單位的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，首次在高能重離子碰撞過程中觀測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，研究成果日前發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

中國科學(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，并觀測到正負(fù)電子對(duì)的湮滅現(xiàn)象。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)能方程的直接反映，表明能量和質(zhì)量是可以相互轉(zhuǎn)化的。長期以來，人們期望通過超強(qiáng)功率的激光碰撞來觀測這個(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)并碰撞來實(shí)現(xiàn)光生物質(zhì)。RHIC-STAR的研究團(tuán)隊(duì)利用相對(duì)論重離子碰撞來尋找布雷特-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)。

中國科大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。該校查王妹在實(shí)驗(yàn)和理論分析中做出了重要貢獻(xiàn)。

RHIC-STAR是基于美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)上STAR實(shí)驗(yàn)的大型國際合作組，由來自13個(gè)國家67個(gè)單位的706位科研人員組成。(記者吳長鋒)

關(guān)鍵詞： 研究團(tuán)隊(duì) 純能量 物質(zhì) 反物質(zhì)對(duì) 真空雙折射