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反質子的發現——7月28日科學史上的今天

2018-07-30作者:科學π工作室, 編著編輯:書問閱讀



英國物理學家保爾·狄拉克確信,自然界的物質與反物質以對稱的方式存在。“有可能在其他的星球上,或者以其他的什么方式,存在著以帶正電的電子和帶負電的質子的情況。”狄拉克預言,反質子與質子質量相同,電量相反,它們成對出現,成對湮沒。


1954年,加州大學伯克利分校建成一臺62億電子伏特的質子同步穩相加速器。同年4月,物理學家愛德華·羅夫格蘭在能量為60億電子伏特的質子對撞實驗中,發現一個不尋常的微弱火花,他懷疑是反質子出現的信號。伯克利的這臺同步質子對撞機達到產生正反質子對的最小能量級,而發現反質子的關鍵,在于加設一臺精密檢測儀。意大利物理學家埃米利奧·賽格雷和美國物理學家歐文·張伯倫成功設計出一臺用于特別檢測反質子的精密測試儀。他們把出射束打在銅靶上,如果一切運轉正常,應該能從中發現反質子。賽格雷和張伯倫等人一共記錄到60個反質子案例,終于確定發現反質子。兩人由此獲得1959年的諾貝爾物理學獎。


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歐洲核子中心(CERN)于1978年實現反質子的俘獲和儲存,又在1981年首先實現質子與反質子的碰撞試驗,成功證實質子包含更小的夸克和膠子成分。西蒙·范德米爾和卡羅·盧比亞由此獲得1984年諾貝爾物理學獎。


實現反質子的俘獲、減速和儲存后,歐洲核子中心的日本和歐洲物理學家ASACUSA研究組以溫度6開的超低溫氦氣為靶,把被減速的反質子流轟擊冷氦氣給反質子“稱重”。


2011年7月28日,ASACUSA研究組測定出反質子的質量是1836.1536736(23)倍的電子質量,質子與反質子的電荷與質量已經達到了十億分之一的一致性,這就揭開了反質子的面紗。



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作者科學π工作室 編著
出版清華大學出版社
定價99元
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