記者從中國科學(xué)院上海光機(jī)所獲悉，該所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近日利用超強(qiáng)超短激光，成功產(chǎn)生反物質(zhì)——超快正電子源，這一發(fā)現(xiàn)將在材料的無損探測(cè)、激光驅(qū)動(dòng)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、癌癥診斷等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用。相關(guān)研究成果已于近日發(fā)表在《等離子體物理》雜志上。
每一種粒子都有一個(gè)與之相對(duì)的“反粒子”。1932年，由美國物理學(xué)家卡爾·安德森在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了電子的反粒子，即正電子的存在。1936年，安德森因發(fā)現(xiàn)正電子而獲得該年度的諾貝爾物理獎(jiǎng)。反物質(zhì)研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意義，同時(shí)也具有重要應(yīng)用，比如，正電子斷層掃描成像在癌癥診斷等方面已廣泛應(yīng)用。
長期以來，科學(xué)家們一直在探索“利用激光產(chǎn)生反物質(zhì)”的有效方法，為了獲得反物質(zhì)——超快正電子源，上海光機(jī)所經(jīng)歷了長達(dá)15年的持續(xù)研究。
強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員沈百飛介紹，此次反物質(zhì)的獲得經(jīng)歷了一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程和優(yōu)化：首先將飛秒拍瓦激光裝置與高壓氣體靶進(jìn)行相互作用，產(chǎn)生大量高能電子；高能電子再和高原子序數(shù)材料靶（如銅、金）相互作用，產(chǎn)生高強(qiáng)度伽馬射線；伽馬射線再和高原子序數(shù)原子核作用產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)。
“正電子譜儀”是獲得反物質(zhì)的“功臣”。沈百飛表示，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的正電子譜儀，成功解決了伽馬射線帶來的噪聲問題，利用正負(fù)電子在磁場(chǎng)中的不同偏轉(zhuǎn)特性，最終成功觀測(cè)到了正電子。
據(jù)了解，獲得反物質(zhì)超快正電子源將對(duì)激光驅(qū)動(dòng)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等具有重要意義。未來，在高能物理、材料無損探測(cè)、癌癥診斷領(lǐng)域有應(yīng)用前景，由于其脈寬只有飛秒量級(jí)，可使探測(cè)的時(shí)間分辨大大提高，進(jìn)而研究物質(zhì)性質(zhì)的超快演化。
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