我国科学家利用超强超短激光成功获得“反物质”

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记者从中国科学院上海光学与力学研究所了解到，该所激光物理国家重点实验室最近成功地利用超强超短激光产生了反物质&超快正电子源。这一发现将在材料的无损检测、激光驱动的正电子对撞机、癌症诊断等领域有很大的应用。相关的研究结果已经发表在最近的《等离子体物理学》杂志上。

每种粒子都有相反的反粒子。1932年，美国物理学家卡尔·安德森证明了电子反粒子即正电子的存在。1936年，安德森因发现正电子而获得诺贝尔物理学奖。反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义，也有重要应用。例如，正电子发射断层摄影已经广泛用于癌症诊断。

长期以来，科学家们一直在探索一种“利用激光产生反物质”的有效方法。为了获得反物质&超快正电子源，上海光学与力学研究所经历了15年的连续研究。

强场激光物理国家重点实验室研究员沈表示，反物质的获取经历了一个相对复杂的过程和优化:首先，飞秒激光装置与高压气体靶相互作用，产生大量高能电子；高能电子与高原子序数材料靶(如铜和金)相互作用，产生高强度γ射线；伽马射线与高原子序数的原子核相互作用，产生正负电子对。

正电子能谱仪是获得反物质的英雄。沈说，专门设计的正电子能谱仪成功地解决了γ射线引起的噪声问题，最终利用正负电子在磁场中不同的偏转特性成功地观测到了正电子。

据了解，获得反物质超快正电子源对激光驱动的正负电子对撞机具有重要意义。在未来，它将在高能物理、材料无损检测和癌症诊断等领域具有应用前景。由于它的脉冲宽度只有飞秒，探测的时间分辨率可以大大提高，从而可以研究材料性质的超快演化。