中科院利用超强超短激光成功获得“反物质

新鲜人

中国科学报2016年03月11日10:29

　　[摘要]中科院上海光学精密机械研究所利用超强超短激光，成功产生反物质——超快正电子源，这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用价值



　　

资料图：反物质

　　今天，记者从中科院上海光学精密机械研究所获悉，该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，这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用价值。3月7日出版的国际学术期刊《等离子体物理》发表了这项重要的研究成果。


　　每一种粒子都有一个与之相对的反粒子，1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了电子的反粒子，即正电子的存在。1936年，安德森因发现正电子而获得了该年度的诺贝尔物理奖。反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义，同时也具有重要应用，比如正电子断层扫描成像（PET）在癌症诊断等方面已广泛应用。


　　上海光机所研究人员利用飞秒拍瓦激光装置和高压气体靶相互作用，产生大量高能电子；高能电子和高Z材料靶相互作用，由韧制辐射机制产生高强度伽马射线；伽马射线再和高Z原子核作用产生正负电子对。


　　“这是我国首次报道利用激光产生反物质。”强场激光物理国家重点实验室沈百飞研究员告诉《中国科学报》记者，正电子谱仪是获得反物质——超快正电子源的“功臣”。经过精心设计的正电子谱仪，成功解决了伽马射线带来的噪声问题，利用正负电子在磁场中的不同偏转特性，实验中在单发条件下就成功观测到了正电子。


　　多年以来，中外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，中科院上海光机所早在2001年就开始超强超短产生正负电子对的理论研究，提出利用强激光和纳米薄膜靶相互作用产生正负电子对，并取得了一系列研究成果，得到了国际同行的广泛关注。


　　沈百飞表示，获得反物质——超快正电子源将对激光驱动正负电子对撞机等具有重要意义。未来，在高能物理、材料无损探测、癌症诊断领域有应用前景，由于其脉宽只有飞秒量级，可使探测的时间分辨大大提高，研究物质性质的超快演化。（记者黄辛）

新鲜人

上图可以点击放大。