近日，中科院上海應(yīng)用物理所核物理研究室馬余剛課題組在相對(duì)論重離子碰撞的研究上取得了突破性進(jìn)展。該課題組陳金輝博士與美國(guó)布魯克海文實(shí)驗(yàn)室(BNL)許長(zhǎng)補(bǔ)研究員及其他STAR合作組的科學(xué)家合作，在BNL的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC,Relativistic Heavy Ion Collider)上通過(guò)反氦3和 π介子衰變道，探測(cè)到第一個(gè)反超核——反超氚核（如上圖所示）。它是一個(gè)由反Λ超子和一個(gè)反質(zhì)子、反中子聚合形成的束縛態(tài)，質(zhì)量為 2.991±0.001±0.002 GeV，壽命在200 皮秒左右，和自由反Λ超子的壽命相當(dāng)。這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最重的反物質(zhì)原子核，也是第一個(gè)含有反奇異夸克的反物質(zhì)原子核。 VNcxST15a  
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[ 上圖：從末端（左）和側(cè)面（右）看到的反超氚核事件在STAR實(shí)驗(yàn)組的主探測(cè)器(時(shí)間投影室)中的飛行 軌跡。該研究分析了將近一億個(gè)質(zhì)心能量為每核子200 GeV金核+金核碰撞事件，從中找到了將近70個(gè)事件。] qQu}4Ye>  
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對(duì)于該發(fā)現(xiàn)的意義，德國(guó)亥姆霍茲國(guó)家研 究中心聯(lián)合會(huì)副主席，資深理論物理學(xué)家Horst Stoecker教授評(píng)價(jià)說(shuō)：“This experimental discovery may have unprecedented consequence for our view of the world. Anti-hypertriton pushes open the door to new dimensions in the nuclear chart: from the normal matter to the antimatter world and to the world of anti-hyper-matter – just a few years ago this would have been viewed as impossible.” （這個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)我們了解物質(zhì)可能會(huì)有前所未有的幫助。反超氚的發(fā)現(xiàn)打開(kāi)了核素圖新維數(shù)的大門(mén)：從常規(guī)物質(zhì)世界到 反物質(zhì)和反超核物質(zhì)世界。即便在幾年前， 這都被認(rèn)為是不可能辦到的實(shí)驗(yàn)。） 在三維核素圖（下圖）中，x軸是中子數(shù)(N)，y軸是質(zhì)子數(shù)(Z)，元素周期表就是通過(guò)N-Z來(lái)排列的；Z軸是奇異數(shù)(S)，對(duì)于自然界中的普通物質(zhì)來(lái) 說(shuō)，它們不帶奇異性(S=0)。不過(guò)，科學(xué)家相信，在中子星，超新星等奇異物質(zhì)中，可能含有豐富的奇異物質(zhì)，因此，奇異物質(zhì)的研究能夠加深我們對(duì)天體物理 的認(rèn)識(shí)。反物質(zhì)處于這個(gè)圖表的負(fù)方向(N<0,Z<0)，新發(fā)現(xiàn)的反超氚核，則打開(kāi)了研究反奇異反核物質(zhì)的先河。 S}Q/CT?au  
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該研究對(duì)于理解自然界中物質(zhì)反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)性也有直接意義。我們的周?chē)�充滿(mǎn)了普通物質(zhì)，而反物質(zhì)卻非常稀少， 這是什么道理呢？在宇宙大爆炸初期，夸克、反夸克是成對(duì)產(chǎn)生的，怎么演化到現(xiàn)在人類(lèi)生存的物質(zhì)空間了就丟失了對(duì)稱(chēng)性呢？回答這個(gè)問(wèn)題需要科學(xué)家全面地研究 物質(zhì)，特別是反物質(zhì)的產(chǎn)生及其演化。位于美國(guó)紐約州長(zhǎng)島上的BNL-RHIC，產(chǎn)生了一個(gè)高溫、高密，并且凈重子數(shù)密度接近于零的夸克-膠子等離子物質(zhì)， 它是科學(xué)家研究反物質(zhì)產(chǎn)生及其演化的理想場(chǎng)所。當(dāng)前的研究表明，RHIC環(huán)境中反物質(zhì)核子產(chǎn)額和其普通物質(zhì)含量相當(dāng)，比率非常接近單位1。在當(dāng)前研究的環(huán) 境中，反物質(zhì)產(chǎn)生符合廣義上統(tǒng)計(jì)組合(Coalescence)物理機(jī)制，這將可以驗(yàn)證一些新奇的關(guān)于核物質(zhì)結(jié)構(gòu)的科學(xué)想法，例如法蘭克福高等研究所 （FIAS）創(chuàng)始人、著名核理論家Walter Greiner教授提出的反物質(zhì)可直接從真空中激發(fā)；對(duì)于在宇宙射線(xiàn)中尋找新物理，例如暗物質(zhì)也有直接的指導(dǎo)意義。 vjc
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該研究也將豐富科學(xué)家對(duì)于夸克-膠子等離子體新物質(zhì)的認(rèn)識(shí)。部分理論物理學(xué)家認(rèn)為，重子數(shù)、奇異數(shù)守恒量之 間的關(guān)聯(lián)是區(qū)分夸克膠子等離子體和強(qiáng)子氣體的一個(gè)理想探針。超核由超子和核子融合產(chǎn)生，其超子和核子組分在相空間上非常相似，是實(shí)驗(yàn)上研究重子數(shù)-奇異數(shù) 關(guān)聯(lián)的直接手段。馬余剛課題組初步計(jì)算支持了上述觀(guān)點(diǎn)，結(jié)果發(fā)表在國(guó)際核心期刊Physics Letters B 684 (2010) 224上。 Stkyz:,(  
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該研究結(jié)果已在多個(gè)國(guó)際會(huì)議上作邀請(qǐng)報(bào)告，發(fā)表在Science雜志上(通信作者：陳金輝)，并被選為亮點(diǎn)（Highlight）文章于3月4日在Science Express上在線(xiàn)快速發(fā)表。STAR中方合作組成員包括清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所、華中師范大學(xué)、中 國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、山東大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所。以上工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委重大國(guó)際合作項(xiàng)目、中科院知識(shí)創(chuàng)新項(xiàng)目和國(guó)家科技部等的聯(lián)合資助。 ,F,\bp