美重離子對撞機發現迄今最重新型反物質
<center><img src="http://news.sciencenet.cn/upload/news/images/2011/2/20112251128301290.jpg">
（圖片來源：Brookhaven National Laboratory）</center>
北京時間2月25日消息，據美國國家地理雜誌網站報道，美國科學家上周宣布，在長島上演的一次微型“大爆炸”創造了一種新型反物質。這種新發現的粒子被稱之為“反超氚”(antihypertriton)，是迄今為止發現的最重的反物質。此外，反超氚也是第一個含有所謂反奇誇克的粒子，也因此被排在元素周期表的一個新平麵內。
2010年春季，科學家借助紐約布克海文國家實驗室的相對論性重離子對撞機(以下簡稱RHIC)發現了這種新型反物質。在對撞機內，重離子——剝離電子的原子——以接近光速的速度相撞，分解成構成重離子的各種粒子。在金離子對撞10萬次之後，研究人員從粒子“瓦礫”中發現了大約70個反超氚。這種粒子比此前的紀錄保持者反氦重大約重200毫電子伏。
RHIC研究員許長補(Zhangbu Xu，音譯)表示：“人們認為我們是一群奇怪的家夥，因為所有人都希望將手中的東西變成金子，而我們卻將金子變成怪異的反物質。”正常原子的原子核由被稱之為“質子”和“中子”的亞原子微粒構成，質子和中子則由更小的粒子——誇克和膠子構成。構成反物質核的反粒子質量與正常粒子質量相同，但所帶電荷和磁性相反。
大爆炸形成了相同數量的物質和反物質。大量物質的引力作用防止這些粒子擴散。如果在微小的空間內反物質和物質相撞並湮滅對方，最後將完全轉換成能量。令物理學家感到疑惑的是，反物質和物質碰撞湮沒過程中為何會有幸存者，當前宇宙中物質的數量為何遠遠超過反物質。在實驗室模擬大爆炸是幫助科學家揭開這些謎團的一種重要途徑。
許長補表示，當粒子以驚人速度在RHIC發生相撞時，便會形成“誇克和膠子湯”。隨著誇克和膠子湯的冷卻——在瞬間內完成——這些基本粒子形成超氚和反超氚等更大粒子。科學家認為這就是大爆炸後瞬間發生的事情。在18日於華盛頓特區舉行的美國科學促進協會會議上，許長補公布了他們的研究發現。
發現反超氚讓物理學家陷入極大興奮之中，因為它位於3D版元素周期表的平麵下方。在這張人們熟悉的平麵元素周期表中，科學家按照原子所含質子數量(代表質量)排列元素。粒子物理學家則根據中子和所謂的奇誇克的數量進一步繪製元素周期表，質子或者中子並不含有奇誇克。一些正常的氫、氦和鋰原子含有奇誇克，被排列在元素周期表平麵的上方。反超氚是所發現的第一種含有反奇誇克的反物質粒子，因此被排在這個平麵的下方。
牛津大學物理學家、《反物質》一書作者弗蘭克•克洛斯表示，現在尚不清楚發現反超氚對物理學研究將產生怎樣的實際影響。他指出：“形象地說，尋找新粒子就像集郵。總有一些郵票比其他郵票更讓人感到興奮。發現這一粒子證實了我們普遍認同的想法——反物質的確存在，數量與物質一樣。”對於“宇宙中的反物質數量為何少得可憐？”這個問題，這一發現並未給我們提供任何有用的線索。
雖然發現新反物質反超氚的消息最近才浮出水麵，但早在2010年3月4日，《科學》雜誌網絡版刊登的一篇論文便已首次對這種反物質進行描述。在此之後，RHIC研究組又進行了更多次原子撞擊實驗。現在，許長補及其同事仍對新獲取的數據進行分析，希望能夠發現更多奇異粒子。值得一提的是，對撞過程中除了形成反超氚外，同時還形成了2000多個反氦-3核，它是另一種罕見的反粒子。許長補說：“RHIC就是一台專門發現反物質的機器。”
