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美物理学家成功创造出物质-反物质分子
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http://www.sina.com.cn2007年09月17日 09:20 新浪科技 新浪科技讯 北京时间9月17日消息，据国外媒体报道，美国物理学家宣布，他们 已经解决了60年一直困扰科学界的一个谜团，创造出电子偶素分子，这是由物质和反 物质组成的短命的原子。 这项成就有助于核聚变电力和定向能武器，如伽马射线激光等的研发，而且还有 助于解开长期存在的宇宙之谜。在物理学的标准定律中，每个类型的普通物质粒子都 有相应的“反粒子”存在。例如，正电荷质子拥有负电荷对应物——反质子。带有负 电荷的电子被正电子抵消。粒子和反粒子相遇只是个非常短暂的过程，它们在瞬间释 放出能量，彼此消灭对方。电子和正电子相遇时，这两类粒子创造出短暂的、像氢一 样的原子，这种原子被称作电子偶素。1946年科学家第一次提出有这种物质存在，并 在5年后得到证实。 研究电子偶素的理论家——美国物理学家约翰·惠勒也指出，电子偶素应该以2 原子分子的形式存在，这种形式被称作Ps2，他认为甚至还应该存在3原子的版本—— Ps3。到目前为止，这种假设一直没得到证实。科学家在工作中遇到的最大障碍是， 如何在实验室环境下创造出这种过分苛刻的短命分子。在自由空间中，两个电子偶素 原子不能结合在一起，因为它们有很多超额能量，会将它们再次分开。 这项成果发表在英国《自然》杂志上，加州大学河滨分校的物理学家大卫·卡斯 迪和艾伦·米尔斯详细论述了他们克服这个障碍，在实验室环境下创造出世界上第一 个Ps2的过程。他们首先创造出一个特殊的装置，将大约2000万个正电子限制在里面 ，然后在十亿分之一秒的时间内在多孔渗水的硅土表面将它们迅速集中。隐藏在小孔 里的正电子捕获到电子，形成电子偶素原子，在它们彼此消灭对方之前依次结合，形 成大约10万个两原子分子。 小孔中的硅土壁是成功的关键，因为它们能吸收这些原子的剩余能量，允许它们 结合，只是这些物质会转瞬即逝。这些科学家认为，他们证明了这些被创造出来的人 们长期寻找的分子，来自原子相互消灭对方时释放的伽马射线产生的温度曲线。 物质和反物质相互歼灭的过程已经应用到医学上，正电子发射断层显像(PET)扫 描提供了人体的三维图像，便于医生发现疾病。物理学家长期以来一直在思考一种不 可思议的事情，物质通过反物质达到平衡的事实违反了“对称”法则。物质似乎在我 们看得见的宇宙中占据支配地位，其他专家表示，这项新研究有助于解释为什么会是 这样。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的物理学教授克利福德·苏尔库没有参与这项研 究，他说：“他们的研究为我们理解物质和反物质提供了新方法。它甚至还提供了创 造更多反物质的方法，很有可能会导致新科学和重要新技术的产生。”(任秋凌） -- |
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