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美物理學(xué)家成功創(chuàng)造出物質(zhì)-反物質(zhì)分子

發(fā)布時間:2007-12-04 作者: 來源:新浪科技 瀏覽:812

      據(jù)國外媒體報道,美國物理學(xué)家宣布,他們已經(jīng)解決了60年一直困擾科學(xué)界的一個謎團,創(chuàng)造出電子偶素分子,這是由物質(zhì)和反物質(zhì)組成的短命的原子。

  這項成就有助于核聚變電力和定向能武器,如伽馬射線激光等的研發(fā),而且還有助于解開長期存在的宇宙之謎。在物理學(xué)的標(biāo)準定律中,每個類型的普通物質(zhì)粒子都有相應(yīng)的“反粒子”存在。例如,正電荷質(zhì)子擁有負電荷對應(yīng)物??反質(zhì)子。帶有負電荷的電子被正電子抵消。粒子和反粒子相遇只是個非常短暫的過程,它們在瞬間釋放出能量,彼此消滅對方。電子和正電子相遇時,這兩類粒子創(chuàng)造出短暫的、像氫一樣的原子,這種原子被稱作電子偶素。1946年科學(xué)家第一次提出有這種物質(zhì)存在,并在5年后得到證實。

  研究電子偶素的理論家??美國物理學(xué)家約翰?惠勒也指出,電子偶素應(yīng)該以2原子分子的形式存在,這種形式被稱作Ps2,他認為甚至還應(yīng)該存在3原子的版本??Ps3。到目前為止,這種假設(shè)一直沒得到證實。科學(xué)家在工作中遇到的最大障礙是,如何在實驗室環(huán)境下創(chuàng)造出這種過分苛刻的短命分子。在自由空間中,兩個電子偶素原子不能結(jié)合在一起,因為它們有很多超額能量,會將它們再次分開。

  這項成果發(fā)表在英國《自然》雜志上,加州大學(xué)河濱分校的物理學(xué)家大衛(wèi)?卡斯迪和艾倫?米爾斯詳細論述了他們克服這個障礙,在實驗室環(huán)境下創(chuàng)造出世界上第一個Ps2的過程。他們首先創(chuàng)造出一個特殊的裝置,將大約2000萬個正電子限制在里面,然后在十億分之一秒的時間內(nèi)在多孔滲水的硅土表面將它們迅速集中。隱藏在小孔里的正電子捕獲到電子,形成電子偶素原子,在它們彼此消滅對方之前依次結(jié)合,形成大約10萬個兩原子分子。

  小孔中的硅土壁是成功的關(guān)鍵,因為它們能吸收這些原子的剩余能量,允許它們結(jié)合,只是這些物質(zhì)會轉(zhuǎn)瞬即逝。這些科學(xué)家認為,他們證明了這些被創(chuàng)造出來的人們長期尋找的分子,來自原子相互消滅對方時釋放的伽馬射線產(chǎn)生的溫度曲線。

  物質(zhì)和反物質(zhì)相互殲滅的過程已經(jīng)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)上,正電子發(fā)射斷層顯像(PET)掃描提供了人體的三維圖像,便于醫(yī)生發(fā)現(xiàn)疾病。物理學(xué)家長期以來一直在思考一種不可思議的事情,物質(zhì)通過反物質(zhì)達到平衡的事實違反了“對稱”法則。物質(zhì)似乎在我們看得見的宇宙中占據(jù)支配地位,其他專家表示,這項新研究有助于解釋為什么會是這樣。加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的物理學(xué)教授克利福德?蘇爾庫沒有參與這項研究,他說:“他們的研究為我們理解物質(zhì)和反物質(zhì)提供了新方法。它甚至還提供了創(chuàng)造更多反物質(zhì)的方法,很有可能會導(dǎo)致新科學(xué)和重要新技術(shù)的產(chǎn)生?!?BR>

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