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研究反物质有何意义?听听专家怎么说

2019-08-23 10:14 来源: 新华网

当今可见的世界主要由物质构成,但物理学家曾假想,宇宙诞生之初曾产生了等量的物质与反物质。然而,出于某种原因,反物质似乎不存在于自然界。20世纪30年代,著名物理学家保罗·狄拉克最早提出了反物质的预测,爱因斯坦也预言了反物质的存在。那反物质到底是什么?研究它有何意义?日前,在上海市新闻出版局、上海市科学技术协会主办,上海科协大讲坛、科普中国-科技前沿大师谈、上海市激光学会、上海市科普作家协会等承办的“暑期院士专家系列讲坛”活动第二场主题讲座中,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室主任冷雨欣对激光产生反物质进行了初步的解读。

新华网:2016年,上海光学精密机械研究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”。请您科普一下什么是反物质?它有何特点?

冷雨欣:反物质就是与现有物质性质相反的一种物质。

反物质和物质互相对立,性质和现有物质相反,例如,普通的电子带负电,那相对电子的反物质则是带正电的正电子。反物质在真实世界中一旦遇到正物质,那么两者就会发生湮灭,并爆发出巨大能量。

 

新华网:反物质存在于哪里?它是如何产生的?

冷雨欣:通常环境下,反物质一般难以存在,往往在宇宙或一些极端的环境下才能产生。

科学家们曾提出疑问,人类已经预测到有反物质存在,但是为什么日常生活中却很难看到反物质?因为反物质本来就很难产生。一般环境下,反物质并不存在,通常在宇宙或一些极端环境中才能产生。随着科学技术的发展,科学家们已通过采用大型加速器产生了反物质;2016年,上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室利用超强超短激光在相对较小的激光装置上,产生了“超快正电子源”。不过这只是产生了带正电的正电子,对一个真正的反氢原子来说,质子和原子核部分还未实现。

新华网:研究反物质有什么意义?目前反物质有何应用?

冷雨欣:世界上存在大量正物质,根据理论模型计算,按理来说有正物质的世界就应该有一个相对的反物质世界。如果存在反物质世界,其物理规律与正物质世界是否完全相同?目前还没有答案。研究反物质是为了解释人类最基本的规律,发现最基本的现象,探索未知的世界;同时,也有可能衍生新的潜在应用,更好地服务人们的生活。

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”,上海光学精密机械研究所进行了长期研究。目前反物质的应用主要集中在基础物理研究方面,帮助人类探索未知世界;此外,在医疗领域也有所应用。例如正电子成像技术就是利用正电子对生命体进行成像,这是目前少数几种在活体上能对人体结构组织进行精密成像的技术手段,已广泛应用于各大医疗机构。

 

新华网:2016年实验室利用超强超短激光成功产生反物质“超快正电子源”后,目前是否有新进展新突破?

冷雨欣:在正电子方面,我们对“超快正电子源”性能上进行了多方面提升,例如,将束流品质进一步提升。

另一方面,我们正在建设一个更强大的超强超短激光装置,近年有望完成并开放共享。

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作者: 钟艳平   [责任编辑: 李浩]

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