科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室出千億個(gè)反物質(zhì)粒子

提取一個(gè)圖釘頭大小的黃金樣本，用激光照射，竟然突然出現(xiàn)超過(guò)千億個(gè)反物質(zhì)粒子。這些反物質(zhì)，又名“正電子”， 是從激光照射處以錐形等離子體的形式噴射而出的。

    這一方法使科學(xué)家們可以在一間小小的實(shí)驗(yàn)室出大量的正電子，開(kāi)啟了反物質(zhì)研究的新紀(jì)元，其中包括物理學(xué)中對(duì)種種天體物理學(xué)現(xiàn)象的研究，如黑洞和宇宙Y射線(xiàn)爆發(fā)等。反物質(zhì)的研究還會(huì)揭示為何在宇宙形成時(shí)的創(chuàng)世大爆炸時(shí)反物質(zhì)能夠幸存下來(lái)的原因。

    據(jù)此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的帶頭人、利沃莫爾實(shí)驗(yàn)室（Livermore）科學(xué)家陳慧（音）表示，她及同事們應(yīng)用低脈沖、高強(qiáng)度激光照射只有1毫米大小的目標(biāo)金子，“在激光測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)了比其他研究者多得多的反物質(zhì)，證據(jù)顯示正是由于采用了低脈沖激光，從而生成了巨大數(shù)量的正電子。”

    設(shè)計(jì)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)編碼擬了該實(shí)驗(yàn)的斯科特.威爾克斯稱(chēng)，“在此之前，我們只是嘗試用紙一樣薄的目標(biāo)物質(zhì)生成正電子，不過(guò)近來(lái)的模擬實(shí)驗(yàn)表明，1毫米大小的金子會(huì)生成數(shù)量多得多的正電子，這一發(fā)現(xiàn)讓我們興奮不已。”

    在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)直接將激光照射到目標(biāo)黃金上，使電子通過(guò)電離作用加速分裂;在這一過(guò)程中，電子與黃金的原子核相互作用，以催化劑的身份實(shí)現(xiàn)正電子的生成。電子生成巨大的純能量，并正如愛(ài)因斯坦的相對(duì)論關(guān)于物質(zhì)與能量的描述，衰減成物質(zhì)和反物質(zhì)。激光在時(shí)間和空間上集中能量，從而在實(shí)驗(yàn)室條件下非常快速地生成了密度*的正電子，這是的。陳的同事、利沃莫爾實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家彼得.比爾斯多佛表示，“生成大量反物質(zhì)后，我們就可以更加詳細(xì)地研究反物質(zhì)是否和物質(zhì)一樣，還可能發(fā)現(xiàn)為何宇宙中存在的物質(zhì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于反物質(zhì)的秘密。”

    反物質(zhì)粒子一旦與正常物質(zhì)接觸，會(huì)幾乎立即被后者消滅，并轉(zhuǎn)變成一種純能量--伽瑪射線(xiàn)。關(guān)于人們所認(rèn)知的宇宙中為何幾乎全是物質(zhì)、是否還有其它全由反物質(zhì)組成的世界、如何利用反物質(zhì)的可行性等課題，科學(xué)家們?cè)蟹N種猜想。據(jù)推測(cè)，在宇宙形成初期，正常物質(zhì)和反物質(zhì)一度是平衡共存的，但隨著反物質(zhì)的衰減和被消滅，形成了“不對(duì)稱(chēng)性”，現(xiàn)在人類(lèi)已很少發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的存在了。

    多年以來(lái)，物理學(xué)家們已經(jīng)在理論上明確了反物質(zhì)，只是直到1932年才經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了它的存在。高能量的宇宙射線(xiàn)作用于地球的大氣層，隨之只噴射出極少量的反物質(zhì);后來(lái)物理學(xué)家們學(xué)會(huì)用傳統(tǒng)的例子加速器生成適中數(shù)量的反物質(zhì)。同樣，反物質(zhì)也可以生成于其它有高能量天體活動(dòng)的地方，如銀行系或其它星系的中心。當(dāng)正電子與鄰近物質(zhì)相接觸，隨之被破壞時(shí)，會(huì)由此產(chǎn)生伽瑪射線(xiàn)，通過(guò)檢測(cè)伽瑪射線(xiàn)，即可發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的存在。

    通過(guò)激光生成反物質(zhì)并非*次，利沃莫爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員十年前研究當(dāng)時(shí)退役的Nova激光時(shí)即發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)，不過(guò)隨著目標(biāo)物質(zhì)的改進(jìn)和應(yīng)用更加靈敏的探測(cè)器，這次實(shí)驗(yàn)直接就檢測(cè)到了1百多萬(wàn)個(gè)粒子。以此為例，科學(xué)家們推斷，生成正電子粒子的總量應(yīng)該在1千億左右。直至被消滅，正電子的活動(dòng)與電子非常相近（只是電極不同而已），陳及同事們正是通過(guò)這一點(diǎn)來(lái)發(fā)現(xiàn)它們的。他們使用一臺(tái)正規(guī)的電子探測(cè)器（即分光儀），裝配后也能檢測(cè)不同電極的粒子。比爾斯多佛表示，“我們開(kāi)啟了一個(gè)新時(shí)代，現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)已讓我們豁然開(kāi)朗。我們?cè)O(shè)想建立一個(gè)反物質(zhì)研究中心，利用激光建成一座廉價(jià)生成反物質(zhì)的工廠(chǎng)。”