2020-02-21 14:37:18

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反质子(英语:antiproton)是质子的反粒子,其质量及自旋与质子相同,且寿命也与质子相当,但电荷及磁矩则与质子相反,带有与电子相同的负电荷。与质子相遇时会湮灭,转化为能量。

基本信息

  • 中文名

    反质子

  • 外文名

    antiproton

  • 粒子类型

    复合粒子

  • 发现时间

    1955年

  • 发现人

    塞格雷、张伯伦

折叠 编辑本段 发现过程

反质子-内部结构模型图反质子-内部结构模型图

正电子的发现证实了狄拉克反粒子理论,一些理论物理学家开始认真对待这一理论。1934年泡利与克拉夫证明,即使不能形成稳定的负能粒子海,也会有相应的反粒子存在。于是人们就开始寻找其他粒子的反粒子。

早在1928年,狄拉克便预言了反质子的存在,但证实它的存在却花了20多年的时间。根据狄拉克的理论,反质子的质量与质子相同,所带电荷相反,质子与反质子成对出现或湮没,用两个普通的质子碰撞便可获得反质子,但反质子的产生阈能为6.8GeV。1954年,在加利福尼亚大学的劳伦斯辐射实验室,建成了64亿电子伏的质子同步稳相加速器,这为寻找反粒子提供了条件。1955年,张伯伦和塞格雷用上述加速器证实了前一年人们所观测的反质子的存在。由于反质子出现的机会极少,大约每1000亿高能质子的碰撞,才能产生数量很少的反质子,因而证实反质子的存在极为困难。1955年他们这个实验小组测到60个反质子。由于偶然符合本底不大,记数系统虽不算好,但较为可信。

反中子-内部结构模型图反中子-内部结构模型图

不久他们又发现反中子。尽管高能粒子打靶时也能产生反中子,但是由于反中子不带电,更难从其他粒子中鉴别出来。他们是利用反质子与原子核碰撞,反质子把自己的负电荷交给质子,或由质子处取得正电荷,这样,质子变成了中子,而反质子则变成了反中子。

反质子(antiproton)是质子的反粒子,其质量及自旋与质子相同,但电荷及磁矩则与质子相反,带有与电子相同的负电荷。

由于这些粒子在与质子撞击时会相湮灭,转化为能量,因此这些粒子在自然界中的寿命极短。它们需在1,000万K以上的环境下方能产生,自然界中只有在宇宙大爆炸,方能产生出反质子。不过在CERN实验室作出的研究中,他们以同步加速器把质子加速至达26GeV量的水平,然后与金属铱棒撞击,其能量足够产生反质子,在所得到的粒子与反粒子中,科学家磁力把反粒子隔离。

折叠 编辑本段 获奖情况

1955年,加州大学伯克利分校物理学家塞格雷和张伯伦透过粒子加速器,而发现了这种反粒子,他们二人于1959年获得诺贝尔物理学奖 。

折叠 编辑本段 相关实验

1979年10月30日,美国科学家最近利用高空气球,测出了星际空间的反物质流。这是在地球上的实验室以外第一次发现反物质。

折叠 编辑本段 探测发现

2011年08月09日据BBC报道,科学家首次探测到一条由反质子粒子构成的狭长带状地带,环绕在地球附近的空间中。

这一发现发表于《天体物理学快报》(Astrophysical Journal Letters),文献证实了此前地球的磁场能够俘获反物质粒子的理论工作。同时,该研究团队表示,在范艾伦辐射带的两个层面之间也发现了少量的反质子,或可俘获一些常规物质。尽管数量不多,研究团队认为这些反质子能为未来的太空飞船供给足够的燃料。

2006年发射升空的Pamela人造卫星识别出了这些反质子粒子,它的使命是研究来自太阳系以及太阳系之外空间中高能粒子的本质(也就是宇宙射线的本质)以及在大量常规物质中搜寻可能存在的极少量反物质粒子。高能宇宙射线冲击、突破地球大气层中的分子,形成自由粒子“流星雨”。很多宇宙射线粒子及其冲击大气层分子形成的物质最后都被范艾伦辐射带俘获,这个甜甜圈形状的辐射区正是地球磁场俘获反质子粒子的区域。当Pamela卫星经过南大西洋异常区的上空时,探测到比宇宙空间中常规衰变浓度高出数千倍的反物质粒子聚集区,研究团队认为这一区域存在类似于范艾伦辐射带附近的反质子带,在光的照射下,反质子粒子与大气层中的常规物质相碰撞,最终消失不见。[1]

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