資料圖：反物質(zhì)
今天，記者從中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所獲悉，該所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用超強(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)用價(jià)值。3月7日出版的國際學(xué)術(shù)期刊《等離子體物理》發(fā)表了這項(xiàng)重要的研究成果。
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)正電子而獲得了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（PET）在癌癥診斷等方面已廣泛應(yīng)用。
上海光機(jī)所研究人員利用飛秒拍瓦激光裝置和高壓氣體靶相互作用，產(chǎn)生大量高能電子；高能電子和高Z材料靶相互作用，由韌制輻射機(jī)制產(chǎn)生高強(qiáng)度伽馬射線；伽馬射線再和高Z原子核作用產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)。
“這是我國首次報(bào)道利用激光產(chǎn)生反物質(zhì)。”強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈百飛研究員告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，正電子譜儀是獲得反物質(zhì)——超快正電子源的“功臣”。經(jīng)過精心設(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，實(shí)驗(yàn)中在單發(fā)條件下就成功觀測(cè)到了正電子。
多年以來，中外科學(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，中科院上海光機(jī)所早在2001年就開始超強(qiáng)超短產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)的理論研究，提出利用強(qiáng)激光和納米薄膜靶相互作用產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)，并取得了一系列研究成果，得到了國際同行的廣泛關(guān)注。
沈百飛表示，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，研究物質(zhì)性質(zhì)的超快演化。
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