记者从中国科学院上海光机所获悉,该所强场激光物理国家重点实验室近日利用超强超短激光,成功产生反物质超快正电子源,这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。相关研究成果已于近日发表在《等离子体物理》杂志上。
每一种粒子都有一个与之相对的反粒子。1932年,由美国物理学家卡尔安德森在实验中证实了电子的反粒子,即正电子的存在。1936年,安德森因发现正电子而获得该年度的诺贝尔物理奖。反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义,同时也具有重要应用,比如,正电子断层扫描成像在癌症诊断等方面已广泛应用。
长期以来,科学家们一直在探索利用激光产生反物质的有效方法,为了获得反物质超快正电子源,上海光机所经历了长达15年的持续研究。
强场激光物理国家重点实验室研究员沈百飞介绍,此次反物质的获得经历了一个相对复杂的过程和优化:首先将飞秒拍瓦激光装置与高压气体靶进行相互作用,产生大量高能电子;高能电子再和高原子序数材料靶相互作用,产生高强度伽马射线;伽马射线再和高原子序数原子核作用产生正负电子对。
正电子谱仪是获得反物质的功臣。沈百飞表示,经过特殊设计的正电子谱仪,成功解决了伽马射线带来的噪声问题,利用正负电子在磁场中的不同偏转特性,最终成功观测到了正电子。
据了解,获得反物质超快正电子源将对激光驱动正负电子对撞机等具有重要意义。未来,在高能物理、材料无损探测、癌症诊断领域有应用前景,由于其脉宽只有飞秒量级,可使探测的时间分辨大大提高,进而研究物质性质的超快演化。来源:科技日报

中科院上海光机所超强超短激光成功获得“反物质”

每一种粒子都有一个与之相对的反粒子,1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了电子的反粒子,即正电子的存在。1936年,安德森因发现正电子而获得了该年度的诺贝尔物理奖。反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义,同时也具有重要应用,比如正电子断层扫描成像在癌症诊断等方面已广泛应用。

科学网3月10日上海讯今天,记者从中科院上海光学精密机械研究所获悉,该所强场激光物理国家重点实验室利用超强超短激光,成功产生反物质——超快正电子源,这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用价值。3月7日出版的国际学术期刊《等离子体物理》发表了这项重要的研究成果。

中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家实验室利用飞秒拍瓦激光装置和高压气体靶相互作用,产生大量高能电子,高能电子和高Z材料靶相互作用,由韧制辐射机制产生高强度伽马射线,伽马射线再和高Z原子核作用产生正负电子对。正电子谱仪经过精心设计,成功解决了伽马射线带来的噪声问题,利用正负电子在磁场中的不同偏转特性,实验中在单发条件下就成功观测到了正电子。这是我国首次报道利用激光产生反物质[PHYSICS
OF PLASMAS
23, 033109 ]。

每一种粒子都有一个与之相对的反粒子,1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了电子的反粒子,即正电子的存在。1936年,安德森因发现正电子而获得了该年度的诺贝尔物理奖。反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义,同时也具有重要应用,比如正电子断层扫描成像在癌症诊断等方面已广泛应用。

上海光机所早在2001年就开始超强超短产生正负电子对的理论研究,提出利用强激光和纳米薄膜靶相互作用产生正负电子对[PHYSICAL
REVIEW E
65 016405]。该工作在国际上得到了广泛关注,3篇发表在REVIEWS
OF MODERN PHYSICS
以及2篇发表在Plasma Phys. Rep
的综述文章都介绍了这一工作,同时,有5篇发表在Phys. Rev.
Lett.
的论文引用了这一工作。

相关文章