10億次碰撞揪出“反氦-4”

　　本報訊 （記者許琦敏）位於紐約長島的美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機（RHIC）再獲重大發現：中外科學家探測到了迄今人類所知最重的反物質——反氦-4。今天淩晨，英國《自然》雜誌在線發表了這一成果，並將於29日印刷出版。

　　兩個接近光速的金原子核對撞，會模擬出宇宙誕生時的那一聲“啼哭”——産生大約等量的正物質和反物質。科學家就在這不足萬億分之一秒的瞬間，在上萬億度的高溫中，捕捉著各種反物質的蛛絲馬跡。

　　“RHIC上的一對金核碰撞大約會産生500個粒子，通過篩選10億次碰撞所産生的5000億個粒子，我們探測到了18個反物質氦-4原子核的信號。”RHIC-螺旋管徑跡探測器（STAR）國際合作組中國組負責人、中科院上海應用物理研究所馬余剛研究員介紹，反物質的原子核由反質子、反中子構成，但其性質和正物質原子核相似。由於反物質存在時間很短，因此這些反物質粒子聚成穩定的原子核的幾率非常小。

　　早在1995年，科學家就發現了最簡單的反物質原子——一個反質子加上一個正電子構成的反氫原子。直到現在，科學家才找到了反氦-4——它由兩個反質子和兩個反中子組成，質量是質子的4倍。

　　這次發現反氦-4，主要得益於中國科學家所研製的大型飛行時間探測器。它為STAR提供了更清晰的“視力”，能精確區分出帶電粒子的蹤跡。STAR國際合作組發言人許怒研究員説，STAR中國合作組為在海量事件中捕捉到反氦-4作出了重要的貢獻。

　　中科大陳宏芳教授説，可能在未來很長一段時間內，反氦-4都會保持“最重反物質”的桂冠。因為反氦-4需要4個反核子聚在一起，而下一個更重的反物質應該是反鋰6，這就需要6個反核子聚集成一個原子核——其産生的可能性是反氦-4的百萬分之一。“這需要將對撞機的能量大幅提高，或者把亮度增強上百萬倍，而現在的加速器技術幾乎不可能實現。”

　　為何科學家會對“最重反物質”如此著迷？其一是出於對宇宙嬰兒期的好奇:為何當初成對産生的正反物質最終正物質佔了絕對優勢？為此，今年美國將向太空發射探測器，希望在宇宙中發現反氦-4的蹤跡。其二是受到巨大能量的誘惑，根據愛因斯坦的質能方程，當正反物質相遇湮滅時，所有質量都在一瞬間轉變為巨大能量，遠遠超過了核裂變、核聚變，而且不會存在核污染。

　　“反氦-4十分穩定，若不湮滅，原則上不衰變。”馬余剛補充道，越重的原子湮滅時産生的能量越大，這種看似大海撈針的尋覓，或許會誕生人類未來的能源方案。