記者從中國科學院上海光機所獲悉，該所強場激光物理國家重點實驗室近日利用超強超短激光，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、激光驅(qū)動正負電子對撞機、癌癥診斷等領(lǐng)域具有重大應用。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與之相對的“反粒子”。1932年，由美國物理學家卡爾·安德森在實驗中證實了電子的反粒子，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。反物質(zhì)研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意義，同時也具有重要應用，比如，正電子斷層掃描成像在癌癥診斷等方面已廣泛應用。
長期以來，科學家們一直在探索“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，上海光機所經(jīng)歷了長達15年的持續(xù)研究。
強場激光物理國家重點實驗室研究員沈百飛介紹，此次反物質(zhì)的獲得經(jīng)歷了一個相對復雜的過程和優(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)生正負電子對。
“正電子譜儀”是獲得反物質(zhì)的“功臣”。沈百飛表示，經(jīng)過特殊設計的正電子譜儀，成功解決了伽馬射線帶來的噪聲問題，利用正負電子在磁場中的不同偏轉(zhuǎn)特性，最終成功觀測到了正電子。
據(jù)了解，獲得反物質(zhì)超快正電子源將對激光驅(qū)動正負電子對撞機等具有重要意義。未來，在高能物理、材料無損探測、癌癥診斷領(lǐng)域有應用前景，由于其脈寬只有飛秒量級，可使探測的時間分辨大大提高，進而研究物質(zhì)性質(zhì)的超快演化。
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