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反質子,是指美國新墨西哥州立大學的科學研究人員最近把60層樓高的充氦大氣球放到35公里的高空。氣球上裝載了5000 磅重的高靈敏度科學探測器材,其中包括一個300磅重的低溫超導磁體。氣球在高空中飛行了8個小時,它的探測器的磁場測獲了28個反質子。

1 反質子 -反質子

反質子的發現

反質子反質子-內部結構模型圖

 

正電子的發現證實了狄拉克反粒子理論,一些理論物理學家開始認真對待這一理論。1934年泡利與克拉夫證明,即使不能形成穩定的負能粒子海,也會有相應的反粒子存在。於是人們就開始尋找其他粒子的反粒子。

早在1928年,狄拉克便預言了反質子的存在,但證實它的存在卻花了20多年的時間。根據狄拉克的理論,反質子的質量與質子相同,所帶電荷相反,質子與反質子成對出現或湮沒,用兩個普通的質子碰撞便可獲得反質子,但反質子的產生閾能為6.8GeV。1954年,在加利福尼亞大學的勞倫斯輻射實驗室,建成了64億電子伏的質子同步穩相加速器,這為尋找反粒子提供了條件。1955年,張伯倫和塞格雷用上述加速器證實了前一年人們所觀測的反質子的存在。由於反質子出現的機會極少,大約每1000億高能質子的碰撞,才能產生數量很少的反質子,因而證實反質子的存在極為困難。1955年他們這個實驗小組測到60個反質子。由於偶然符合本底不大,記數系統雖不算好,但較為可信。

不久他們又發現反中子。儘管高能粒子打靶時也能產生反中子,但是由於反中子不帶電,更難從其他粒子中鑒別出來。他們是利用反質子與原子核碰撞,反質子把自己的負電荷交給質子,或由質子處取得正電荷,這樣,質子變成了中子,而反質子則變成了反中子。

反質子反中子-內部結構模型圖


反質子(antiproton)是質子的反粒子,其質量及自旋與質子相同,但電荷及磁矩則與質子相反,帶有與電子相同的負電荷。
1955年,加州大學柏克萊分校物理學家塞格雷(Emilio Gino Segrè)和張伯倫(Owen Chamberlain)透過粒子加速器,而發現了這種反粒子,他們二人於1959年獲得諾貝爾物理學獎。
由於這些粒子在與質子撞擊時會相湮滅,轉化為能量,因此這些粒子在自然界中的壽命極短。它們需在1,000萬K以上的環境下方能產生,自然界中只有在宇宙大爆炸,方能產生出反質子。不過在CERN實驗室作出的研究中,他們以同步加速器把質子加速至達26GeV量的水平,然後與金屬銥棒撞擊,其能量足夠產生反質子,在所得到的粒子與反粒子中,科學家以磁力把反粒子隔離。

2 反質子 -反中子的發現

不久他們又發現反中子。儘管高能粒子打靶時也能產生反中子,但是由於反中子不帶電,更難從其他粒子中鑒別出來。他們是利用反質子與原子核碰撞,反質子把自己的負電荷交給質子,或由質子處取得正電荷,這樣,質子變成了中子,而反質子則變成了反中子。

3 反質子 -1984諾貝爾獎金物理學獎

魯比亞,C.在正反質子對撞機上進行幾百吉電子伏的對撞實驗,發現了現代弱電統一理論所預言的傳力子,因而獲得1984年度諾貝爾獎金物理學獎。

4 反質子 -試驗

1979年10月30日,美國科學家最近利用高空氣球,測出了星際空間的反物質流。這是在地球上的實驗室以外第一次發現反物質。 

科學家們認為,這一發現對宇宙起源的研究將發生重要影響

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