“实现对反物质间相互作用力的测量”入选“2015年度中国科学十大进展”

2016/02/26 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:

2016年2月25日,科技部公布了“2015年度中国科学十大进展遴选结果,中国科学院上海应用物理研究所等国内外研究单位共同完成的“实现对反物质间相互作用力的测量”研究成果入选。同时入选2015年度中国科学十大进展的研究成果包括实现单光子多自由量子隐形传态,理论预言并实验验证外尔半金属的存在,揭示埃博拉病毒演化及遗传多样性特征,探测到宇宙早期最亮、中心黑洞质量最大的类星体,发现东亚最早的现代人化石,解释人类原始生殖细胞基因表达与表观遗传调控特征,解析细胞炎性坏死的关键分子机制,研制出碳基高效光解水催化剂,实现对单个蛋白质分子的磁共振探测等。

核子之间的相互作用是原子核构成基石。自原子核发现以来,科学家已经获得了大量的关于核力的知识。但是,对于反核子之间的相互作用还没有直接的了解。美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)STAR实验将质心能量为200GeV的金离子相互碰撞,产生出大量的反质子,这为测量反质子-反质子间相互作用提供了机会。中国科学院上海应用物理研究所马余刚研究组与美国布鲁克海文国家实验室唐爱洪研究组等合作,利用STAR实验结果,通过对反质子-反质子之间动量关联函数的测量,首次提取了反质子-反质子相互作用的有效力程和散射长度。研究表明,反质子-反质子之间存在着强吸引力,可以克服反质子-反质子之间的由于同号(负电荷)所产生的库伦排斥力,结合成反物质原子核。而且他们测量得到的结果与质子-质子相互作用的对应值在误差范围内一致。他们的研究结果提供了两个反质子间相互作用的直接信息,给出了对量子场论和对称原理的一个直接验证,为进一步理解更复杂的反原子核及其属性奠定了基础。相关研究论文发表在20151119Nature[527(7578):345348]上。Nature审稿人对该研究给予高度赞赏:“这是首例反质子-反质子作用的直接测量。文章宣布了一个重要发现:反质子作用与质子作用等同。这个测量是对反物质作用力的重要原创性贡献。”“该工作对于理解强相互作用的CPT对称性具有重要作用”。论文发表后,受到国内外媒体、学术界、研究基金会的广泛关注,在学界产生了巨大反响。 

“中国科学十大进展”遴选活动始于2005年,至今已举办11届。该活动旨在贯彻落实创新驱动发展战略,宣传我国重大基础研究进展,激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神,促进公众更加理解、关心和支持科学。此次遴选是从收集整理的256项推荐成果中选出30项候选进展进入终选,并由中国科学院院士、中国工程院院士、973计划项目等专家学者函选投票选出。

值得指出,中国科学院上海应用物理研究所等国内外研究单位共同完成的研究成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年度中国科学十大进展,这次“实现对反物质间相互作用力的测量”是马余刚研究组在反物质系列研究上的又一重要突破。






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