近日,来自纽约布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的一组科学家报告了人们第一次直接观察到光一步产生物质。他们使用了相对论重离子对撞机(RHIC),这是一种强大的粒子加速器,可以以接近光速的速度粉碎重离子。通过这样做,他们创造了包含虚光子的强电磁场,虚光子是场中的短暂干扰,表现得像真实的光子。
STAR 探测器专门跟踪相对论重离子对撞机(RHIC)每次离子碰撞产生的数千个粒子,STAR 重达 1200 吨,主要由 12 个子系统组成。
当两个离子在没有碰撞的情况下彼此擦肩而过时,它们的一些虚拟光子相互作用并变成具有很高能量的真实光子。然后这些光子相互碰撞并产生电子-正电子对,这些电子对被 RHIC 的 STAR 探测器探测到。科学家们分析了 6000多个这样的对,发现它们的角度分布与光产生物质的理论预测相符。
STAR 的主要科学目标是研究夸克-胶子等离子体(QGP)的形成和特征,夸克-胶子等离子体是一种被认为存在于足够高能量密度下的物质状态。检测和理解 QGP 可以让物理学家更好地理解大爆炸后的几秒钟内的宇宙,此时宇宙的目前观察到的对称性(和不对称性)已经建立。
该实验不仅证实了量子电动力学长期以来的预测,而且展示了一种研究极端条件下物质和反物质性质的新方法。目前,科学家们希望进一步探索这一现象及其对基础物理学和宇宙学的影响。
参考内容:
https://www.physics-astronomy.com/physics/for-the-first-time-scientists-observe-the-creation-of-matter-from-light
https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=119023