物理学家首次测量反质子相互作用 2017-02-05 10:24:04

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RHIC STAR合作的一项新测量结果表明反质子(p)之间的力是有吸引力和强大的 - 就像在原子核内将普通质子(p)固定在一起的力一样科学家团队宣布首次测量反质子使反物质核能够存在的相互作用这一发现为物理学家提供了一种新的方法来观察物质和反物质的作用力

从粒子碰撞的碎片中窥视,重现了早期宇宙的条件,科学家们首次测量了反质子对之间的相互作用力就像在原子核内将普通质子结合在一起的力一样,反质子之间的力是有吸引力和强大的

实验是在相对论重离子对撞机(RHIC),美国能源部办公室进行的

美国能源部布鲁克海文国家实验室的核物理研究科学用户设施发表在“自然”杂志上的文章可以提供对更大块反物质的见解,包括先前在RHIC上检测到的反物质核,也可以帮助科学家探索科学中最大的一个问题:为什么今天的宇宙主要由几乎没有反物质的普通物质组成

被发现“宇宙大爆炸 - 宇宙产生的物质和反物质的开始等量但是这不是我们今天看到的世界反物质极为罕见这是一个巨大的谜团!”参与分析的布鲁克海文物理学家艾宏红说道

,它使用了RHIC的STAR探测器收集的数据“尽管这个难题已经知道几十年并且已经出现了一些线索,但它仍然是科学面临的重大挑战之一

我们了解反物质的本质可能有助于解决这个难题”RHIC是研究反物质的最佳地点,因为它是地球上为数不多的能够创造难以捉摸的东西的地方之一它以大量的速度将重金原子(如黄金)的核心以近乎光速的速度撞击到另一个上来实现这一目标

这些碰撞产生的条件非常类似于宇宙大爆炸后微秒填充宇宙的条件 - 温度比热量高25万倍

太阳的中心是一个单一原子核的大小所有能量被填充到如此微小的空间中所产生的等离子物质的基本构件,夸克和胶子,以及成千上万的新粒子 - 物质和反物质等量的“我们我们正在利用生产大量反物质的能力,因此我们可以进行这项研究,“唐说明STAR合作以前的经验是检测和研究稀有形式的反物质 - 包括反α粒子,这是有史以来最大的反物质核

实验室,每个由两个反质子和两个反中子组成

这些实验让他们对反质子如何相互作用有了一些了解

在这些较大的复合物体中,但在这种情况下,“反质子之间的力量是与所有其他粒子相互作用的卷积,”唐说:“我们想研究未束缚反质子的简单相互作用,以获得'清洁'的观点

“为了做到这一点,他们从金 - 金碰撞中搜索STAR数据,寻找足够接触的反质子,因为它们从原始碰撞的火球中出现”我们看到许多质子,传统的基本构件原子,出来,我们看到几乎相同数量的反质子,“郑正乔说,他是中国科学院上海应用物理研究所马玉刚教授的研究生,他在唐的指导下工作

在布鲁克海文时“反质子看起来就像熟悉的质子一样,但因为它们是反物质的,它们带有负电荷而不是正电荷,所以它们在相反的方向上成像检测器的etic字段“”通过观察探测器上彼此接近的那些,我们可以测量某些属性中的相关性,这些相关性使我们能够洞察成对的反质子之间的力,包括它的强度和它作用的范围, “他补充说,科学家发现,反质子对之间的力量很有吸引力,就像将普通原子结合在一起的强大核力一样 考虑到他们已经发现反质子和反中子的束缚态 - 那些反物质核 - 这并不是那么令人惊讶当反质子靠近时,强力相互作用克服了类似(负)带电粒子相互排斥的趋势

以同样的方式它允许带正电的质子在普通原子核内相互结合事实上,测量显示物质和反物质在强力行为的方式上没有区别

也就是说,在这些测量的精确度内,物质反物质似乎是完全对称的

这意味着,至少在科学家能够达到的精确度的情况下,似乎没有一种强大力量的不对称怪癖可以解释宇宙中物质的持续存在和今天反物质的稀缺但是科学家们指出,如果他们没有做过这些实验,我们就不会知道有许多方法可以测试物质/反物质的不对称性,并且有更精确的测试,但除了精确度之外,以质量不同的方式测试它是很重要的

这个实验是一个定性的新测试,“来自STAR的科学家RichardLednický说

联合核研究所,Dubna和布拉格捷克科学院物理研究所“该分析所用技术的成功实施为探索其他丰富颗粒物种之间强烈相互作用的细节提供了令人兴奋的可能性, “他说,并指出RHIC和大型强子对撞机(LHC)非常适合这些测量,这些测量难以通过其他方式进行评估

属于STAR合作的52家机构的研究人员是自然论文的共同作者

研究主要由能源部科学出版社出版:测量反质子之间的相互作用,“自然(2 015); doi:101038 / nature15724来源:布鲁克海文国家实验室