上海应用物理所“反超氚核”成果入选2010年度“中国科学十大进展”

2011/01/28 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:
日前,科技部基础研究管理中心在科技部举办了新闻发布会,正式公布2010年度“中国科学十大进展”的评选结果。“相对论重离子对撞机上发现首个反超核粒子——反超氚核”入选2010“中国科学十大进展”,并位列第二。中国科学院上海应用物理研究所马余刚研究员应邀出席了发布会并领取了荣誉证书及奖牌。 

  这是该中心举行的第六个年度的评选活动。依据评选办法,此项活动评选的重点是研究成果的新闻性、原创性及社会影响力。此次评选活动的新闻来源由《科技导报》、《中国科学基金》、《中国科学院院刊》和《中国基础科学》共同推荐,并首先从218项推荐进展中遴选出30项,送中国科学院院士、中国工程院院士、973计划顾问组和咨询组专家、973计划项目首席科学家、国家重点实验室主任等专家进行无记名投票结果。最后根据选票统计,评选出“2010年度中国科学十大进展”。 这10项由我国科学家完成或为主完成的重要研究成果分别是:

  拓扑绝缘体研究取得重要进展;
  相对论重离子对撞机上发现首个反超核粒子--反超氚核;
  揭示三氧化二砷和全反式维甲酸联合治疗急性早幼粒白血病的分子机制;
  中国发现10万年前早期现代人化石;
  全基因组关联研究发现银屑病、白癜风和麻风易感基因;
  揭示水稻理想柱型形成的分子调控机制;
  大地电磁测量揭示青藏高原东部有两条地壳物质流;
  揭示蛋白质赖氨酸乙铣化在细胞代谢中的调控作用;
  基于超材料实现微波段三维隐身和电磁黑洞;
  实验实现最远距离自由空间量子隐形传态。

  位于美国布鲁克黑文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)为探索宇宙的起源和新物质状态等基本科学问题提供了探索的场所。通过把金原子核加速到2000亿电子伏特,RHIC对撞出一个迷你的宇宙大爆炸环境,是科学家研究宇宙演化早期物质形态,寻找奇特物质,包括反物质的理想场所。对于反奇异夸克物质的研究,将为科学家研究反物质产生原理提供第一手实验数据。

  中国科学院上海应用物理研究所陈金辉、马余刚等研究人员与相对论重离子对撞机上的螺旋管径迹探测器国际实验组(STAR)其他的中外科学家合作,在上亿次金原子核进行高能“对对碰”的海量数据中寻找反物质超核的证据。通过STAR大型时间投影室出色的粒子鉴别本领,他们重构了反氦3和介子的不变质量谱,探测到第一个反超核粒子——反超氚核(如图1所示)。它是由一个反超子和一个反质子、一个反中子聚合形成的束缚态,质量约为20亿电子伏特,寿命约为200皮秒,是迄今为止科学家们发现的最重的反物质原子核,也是第一个含有反奇异夸克的反物质原子核。反超核的发现打开了核素图新维数的大门,对我们了解物质可能会有前所未有的帮助。理论物理学家认为,反超核等奇特物质可能大量存在于宇宙的婴儿期。这样,在实验室研究反物质,将对科学理解中子星等星体的构成提供帮助。对于反物质的憧憬,还在于其巨大的应用前景。

  科技部基础司张先恩司长在讲话中对评选活动取得圆满成功和各获奖成果、单位表示祝贺。在谈到反超核的发现时,他指出人类对宇宙起源的求知欲是推动科学发展的原动力,反物质超核的发现正是科学家对自然探索的一种努力。在这种基础性的探索中,大科学装置正在发挥着日益重要的作用,通过大型国际合作也是当今科学的一种发展趋势。他对中国科学家积极参与国际合作,并作出国际一流的工作表示祝贺。

  吴岳良院士在点评此项成果时说,反物质和普通物质的不对称性是现代物理学的一个基本问题,研究这个不对称的深刻机理是过去几十年的一个热点课题。老一辈的中国科学家在这个领域也作出了许多杰出的工作,包括已故科学家赵忠尧院士在1930年观测到的反电子和王淦昌院士领导的研究小组在1960年发现了反西格马负超子等。这次以我们中国科学家为主,通过国际合作发现的首个反超核粒子是第一个带有反奇异夸克的反物质超核,是一个重大的发现。

  相对论重离子对撞机上的螺旋管径迹探测器国际实验组有多家中国科研单位参与。这些单位包括中国科学院上海应用物理研究所、中国科学技术大学、清华大学、华中师范大学、中国科学院近代物理研究所和山东大学等。STAR中国组在国家自然科学基金委、中国科学院、国家科技部等的资助下,为RHIC-STAR研制了大型时间飞行探测器,并且在RHIC实验物理作出了一系列出色的工作,包括在反物质探测的最新研究成果。


图1,从末端(左图)和侧面(右图)看到的反超氚核事件在STAR实验组的主探测器(时间投影室)中的飞行轨迹。图中径迹实线部分为时间投影室记录到的部分,虚线段为延伸到碰撞顶点部分。







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