科学家在实验室制造出千亿个反物质粒子(图)
2008-11-20 8:51:16  新浪科技

科学家陈慧在进行反物质实验

　　新浪科技讯 北京时间11月19日消息，据物理学家组织网报道，近日，科学家用激光照射一个图钉头大小的黄金样本，制造出超过千亿个反物质粒子。这些反物质，又名“正电子”， 是从激光照射处以锥形等离子体的形式喷射而出的。

　　这一方法使科学家们可以在一间小小的实验室制造出大量的正电子，开启了反物质研究的新纪元，其中包括物理学中对种种天体物理学现象的研究，如黑洞和宇宙Y射线爆发等。反物质的研究还会揭示为何在宇宙形成时的创世大爆炸时反物质能够幸存下来的原因。

　　据此项实验的带头人、美国利沃莫尔实验室(Livermore)科学家陈慧(音)表示，她及同事们应用低脉冲、高强度激光照射只有1毫米大小的目标金子，“在激光测试中，我们发现了比其他研究者多得多的反物质，证据显示正是由于采用了低脉冲激光，从而生成了巨大数量的正电子。”

　　设计并应用计算机编码拟了该实验的斯科特.威尔克斯称，“在此之前，我们只是尝试用纸一样薄的目标物质生成正电子，不过近来的模拟实验表明，1毫米大小的金子会生成数量多得多的正电子，这一发现让我们兴奋不已。”

　　在实验中，通过直接将激光照射到目标黄金上，使电子通过电离作用加速分裂；在这一过程中，电子与黄金的原子核相互作用，以催化剂的身份实现正电子的生成。电子生成巨大的纯能量，并正如爱因斯坦著名的相对论关于物质与能量的描述，衰减成物质和反物质。激光在时间和空间上集中能量，从而在实验室条件下非常快速地生成了密度极高的正电子，这是前所未有的。陈的同事、利沃莫尔实验室著名物理学家彼得.比尔斯多佛表示，“生成大量反物质后，我们就可以更加详细地研究反物质是否和物质一样，还可能发现为何宇宙中存在的物质要远远多于反物质的秘密。”

　　反物质粒子一旦与正常物质接触，会几乎立即被后者消灭，并转变成一种纯能量--伽玛射线。关于人们所认知的宇宙中为何几乎全是物质、是否还有其它全由反物质组成的世界、如何利用反物质的可行性等课题，科学家们曾有种种猜想。据推测，在宇宙形成初期，正常物质和反物质一度是平衡共存的，但随着反物质的衰减和被消灭，形成了“不对称性”，现在人类已很少发现反物质的存在了。

　　多年以来，物理学家们已经在理论上明确了反物质，只是直到1932年才经科学实验证实了它的存在。高能量的宇宙射线作用于地球的大气层，随之只喷射出极少量的反物质；后来物理学家们学会用传统的例子加速器生成适中数量的反物质。同样，反物质也可以生成于其它有高能量天体活动的地方，如银行系或其它星系的中心。当正电子与邻近物质相接触，随之被破坏时，会由此产生伽玛射线，通过检测伽玛射线，即可发现反物质的存在。

　　通过激光生成反物质并非第一次，利沃莫尔实验室的研究人员十年前研究当时退役的Nova激光时即发现了反物质，不过随着目标物质的改进和应用更加灵敏的探测器，这次实验直接就检测到了1百多万个粒子。以此为例，科学家们推断，生成正电子粒子的总量应该在1千亿左右。直至被消灭，正电子的活动与电子非常相近(只是电极不同而已)，陈及同事们正是通过这一点来发现它们的。他们使用一台正规的电子探测器(即分光仪)，装配后也能检测不同电极的粒子。比尔斯多佛表示，“我们开启了一个新时代，现在的发现已让我们豁然开朗。我们设想建立一个反物质研究中心，利用激光建成一座廉价生成反物质的工厂。”(孝文）