反质子的发现——7月28日科学史上的今天

2018-07-30作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



英国物理学家保尔·狄拉克确信,自然界的物质与反物质以对称的方式存在。“有可能在其他的星球上,或者以其他的什么方式,存在着以带正电的电子和带负电的质子的情况。”狄拉克预言,反质子与质子质量相同,电量相反,它们成对出现,成对湮没。


1954年,加州大学伯克利分校建成一台62亿电子伏特的质子同步稳相加速器。同年4月,物理学家爱德华·罗夫格兰在能量为60亿电子伏特的质子对撞实验中,发现一个不寻常的微弱火花,他怀疑是反质子出现的信号。伯克利的这台同步质子对撞机达到产生正反质子对的最小能量级,而发现反质子的关键,在于加设一台精密检测仪。意大利物理学家埃米利奥·赛格雷和美国物理学家欧文·张伯伦成功设计出一台用于特别检测反质子的精密测试仪。他们把出射束打在铜靶上,如果一切运转正常,应该能从中发现反质子。赛格雷和张伯伦等人一共记录到60个反质子案例,终于确定发现反质子。两人由此获得1959年的诺贝尔物理学奖。


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欧洲核子中心(CERN)于1978年实现反质子的俘获和储存,又在1981年首先实现质子与反质子的碰撞试验,成功证实质子包含更小的夸克和胶子成分。西蒙·范德米尔和卡罗·卢比亚由此获得1984年诺贝尔物理学奖。


实现反质子的俘获、减速和储存后,欧洲核子中心的日本和欧洲物理学家ASACUSA研究组以温度6开的超低温氦气为靶,把被减速的反质子流轰击冷氦气给反质子“称重”。


2011年7月28日,ASACUSA研究组测定出反质子的质量是1836.1536736(23)倍的电子质量,质子与反质子的电荷与质量已经达到了十亿分之一的一致性,这就揭开了反质子的面纱。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
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