反氦4:由多位華夏科學家參加的國布魯克海文國家實驗室RHIC-STAR國際合作組探測到氦核的反質粒子——反氦核。這種新型粒子又名反阿爾法粒子(α粒子),是迄今為止所能探測到的最重的反質原子核。STAR國際合作組的該研究果線上發表在《自然》(Nature)雜誌。
位於紐約長島的國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機(RHIC)利用兩束接近於速的金核對撞來模擬宇宙大炸,產生類似於早期宇宙的質形態。這種劇烈的撞產生大約等量的夸克和反夸克質,其中一部分穩定的反質可以在與正質湮滅之前在STAR探測中留下清晰的訊號。
STAR合作組是由來自12個國家的54家科研單位組,其中STAR華夏合作組員包括華夏科學院上海應用理研究所、華夏科學技大學、華夏科學院近代理研究所、清華大學、華中師範大學、山東大學等。由華夏國家自然科學基金委、科技部、華夏科學院與國能源部共同出資研製,並於2009年安裝在STAR探測上的“大型飛行時間探測裝置”(TOF),在反質氦4的鑑別過程中發揮了關鍵作用。華TOF合作專案聯絡人國加州大學杉磯分校黃煥中教授說:“尋找反質氦4和其他奇異質是TOF專案立項的理目標之一。我們不僅出完了裝置,而且此發現為實現TOF的理目標開啟了一個很好的開端。”
上海應用理所研究員、STAR華夏合作組召集人馬餘剛說,華夏科學家隊伍在這個重要的科學發現中作出了傑出的貢獻。一方面,該發現依賴於華夏合作組研製的效能優異的大型飛行時間探測;另一方面,該發現得益於布魯克海文國家實驗室的理學家唐洪(文章投稿作者)帶領的團隊利用“高階發”技,使得我們能夠在海量的實驗資料中即時挑選出含有反質氦4的撞事例。在利用這個技尋找反氦4的過程中,上海應用理所博士生薛亮和近代理所博士生仇浩等作出了突出的貢獻。
國家自然科學基金委副主任沈文慶院士評價說,在人類尋找反質的艱辛歷程中,老一輩的華夏科學家在這個領域作出了許多傑出的工作,包括已故科學家趙忠堯院士在1930年觀測到了由狄拉克預言的反電子跡象和王淦昌院士領導的研究小組在1960年發現了反西格馬負超子等。這次STAR合作組的反氦4重要發現是繼發現反質超氚核後的又一有重要里程碑意義的突破進展,而在這兩個重要的科學發現中我國的核理學家隊伍都起到了極為關鍵的作用,突顯了基於大科學基礎研究的國際合作的重要。
反超氫-4:2024年8月21日,據華夏科學院近代理研究所網站訊息,華夏科學院近代理研究所等機構的科研人員參與RHIC-STAR國際合作實驗研究,首次在相對論重離子金金撞中觀測到一種新的反質超核——反超氫-4,這是迄今實驗上發現的最重的反質超核。相關果於8月21日發表在《自然》雜誌上。
時空扭曲效應:據國外報道,英國華威大學的理學家從星系旋轉的角度手,建立了一個涵蓋整個星系時空模型,旨在解釋粒子理學中的一個突出的難題:為什麼在宇宙誕生之初,質和反質可以共同存在於宇宙空間中。這個問題猶如一扇通往宇宙終極奧秘的大門,門的背後或許就藏著“上帝的秘”。理學家們設想了一個“純潔”的宇宙:這個構想出來的宇宙中,所有的理定律在宇宙中任何一個地方都能適用,有極強的普適。宇宙中粒子和反粒子的行為也同樣按照相同的方式進行運。
然而,近些年的粒子理實驗中發現,在質和反質的衰變中,K介子和B介子表現出顯著的差異。這就是被稱為“電荷宇稱不守恆”的一個證據,這個證據的發現對粒子理學家而言,應該是個有些“尷尬”的現象,因為在弱相互作用下宇稱不守恆的觀點被提出後,理學家由此推理出“電荷宇稱守恆“(CP守恆)的觀點,但是這個觀點不能解釋我們宇宙中質為什麼會存在的問題。也就是說,理論上宇宙誕生後產生的是相同的質和反質,我們也知道質和反質相遇會湮滅,如果按此推演,就不會有當前宇宙中的一切了。
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