科技日報合肥8月4日電 （記者吳長鋒）記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校高能核物理課題組與美國布魯克海文國家實驗室和山東大學(xué)等單位的聯(lián)合研究團隊，首次在高能重離子碰撞過程中觀測到源自純能量的物質(zhì)/反物質(zhì)對的產(chǎn)生，并發(fā)現(xiàn)該過程中存在真空雙折射的跡象，研究成果日前發(fā)表在《物理評論快報》上。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系首任系主任趙忠堯先生是人類物理學(xué)史上第一個發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的物理學(xué)家，并觀測到正負電子對的湮滅現(xiàn)象。1934年，科學(xué)家布雷特和惠勒提出這個現(xiàn)象的反過程，讓兩個光子通過撞擊結(jié)合在一起，有可能變成物質(zhì)，形成電子和正電子。這種把光變成物質(zhì)的過程是愛因斯坦質(zhì)能方程的直接反映，表明能量和質(zhì)量是可以相互轉(zhuǎn)化的。長期以來，人們期望通過超強功率的激光碰撞來觀測這個過程，然而兩個光子發(fā)生碰撞的概率非常低，其所需的最低激光功率仍然比目前功率最高的激光系統(tǒng)要高幾個數(shù)量級。
在布雷特和惠勒提出這個反應(yīng)過程時，激光并沒有被發(fā)明，他們提出可以通過加速重離子到相對論能區(qū)并碰撞來實現(xiàn)光生物質(zhì)。RHIC-STAR的研究團隊利用相對論重離子碰撞來尋找布雷特－惠勒的產(chǎn)生過程，在海量數(shù)據(jù)中找到6000多正負電子對，通過分析這些候選事例的配對質(zhì)量和角分布以及與理論計算的比較，證實這些正負電子對源自布雷特－惠勒過程。更進一步，該研究團隊觀測到正負電子對的角關(guān)聯(lián)呈現(xiàn)4階余弦振蕩，這是真空雙折射現(xiàn)象的有力證據(jù)。
中國科大STAR研究團隊，主導(dǎo)研制了基于MRPC的飛行時間探測器，極大拓展了STAR實驗上帶電粒子的鑒別能力，在該實驗研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該校查王妹在實驗和理論分析中做出了重要貢獻。
RHIC-STAR是基于美國布魯克海文國家實驗室相對論重離子對撞機（RHIC）上STAR實驗的大型國際合作組，由來自13個國家67個單位的706位科研人員組成。
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