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新進展！RHIC-STAR研究團隊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)對的產(chǎn)生
2021年08月06日 10:21:43
來源：中國科學技術(shù)大學 點擊量：6945
中國科學技術(shù)大學研究團隊在《物理評論快報》發(fā)表文章稱，他們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)對的產(chǎn)生。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近日，中國科學技術(shù)大學高能核物理課題組與美國布魯克海文國家實驗室(BNL)和山東大學等單位的聯(lián)合研究團隊在《物理評論快報》發(fā)表文章稱，他們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。
中國科學技術(shù)大學近代物理系首任系主任趙忠堯先生是人類物理學史上第一個發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的物理學家，并觀測到正負電子對的湮滅現(xiàn)象：e+ + e- →γ + γ。
1934年，科學家布雷特和惠勒提出這個現(xiàn)象的反過程，讓兩個光子通過撞擊結(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。
長期以來，人們期望通過超強功率的激光碰撞來觀測這個過程，然而兩個光子發(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)要高幾個數(shù)量級。在布雷特和惠勒提出這個反應過程時，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論能區(qū)并碰撞來實現(xiàn)光生物質(zhì)。
RHIC-STAR是基于美國布魯克海文國家實驗室相對論重離子對撞機(RHIC)上STAR實驗的大型國際合作組，由來自13個國家67個單位的706多位科研人員組成。該研究團隊利用相對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多正負電子對，通過分析這些候選事例的配對質(zhì)量和角分布以及與理論計算的比較，證實這些正負電子對源自布雷特-惠勒過程。更進一步，該研究團隊觀測到正負電子對的角關(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研究團隊，主導研制了基于MRPC的飛行時間探測器，極大拓展了STAR實驗上帶電粒子的鑒別能力，在該實驗研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，中國科學技術(shù)大學物理學院教師查王妹也在實驗和理論分析中做出了重要貢獻。
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