50年代末中国物理学家王淦昌直接领导的研究组，在100亿电子伏质子同步稳相加速器上做实验时发现了反西格玛负超子。
基本介绍
- 中文名：反西格玛负超子
- 外文名：无
- 类别：研究课题
- 发现者：王淦昌直接领导的研究组
发现历史
50年代末，一条轰动全球的新闻从苏联杜布纳联合原子核研究所传出——在这里工作的中国物理学家王淦昌直接领导的研究组，在100亿电子伏质子同步稳相加速器上做实验时发现了反西格玛负超子。 反西格玛负超子的发现，在当时引起了巨大轰动。苏联《自然》杂誌指出：“实验上发现反西格玛负超子是在微观世界的图像上消灭了一个空白点。”世界各国的报纸纷纷刊登丁关于这个发现的详细报导，“王淦昌”成了新闻导语中的主题词之一。 关于反西格玛负超子发现的意义，当时，科学家认为“其科学上的意义仅次于正电子和反质子的发现”。后来，欧洲中心的300亿电子伏加速器上发现了另一种反超子——反克赛负超子。于是，在高能物理的历史上，反西格玛负超子和反克赛负超子被并列为公认的最早发现的两个负超子。这两项发现对证实反粒子的普遍存在提供了有力的证据。 原来，1956年秋，已在世界核物理学界声名远扬的王淦昌来到了苏联杜布纳联合原子核研究所，任高级研究员，后任副所长。作为一个实验物理学家，他亲自领导并参加一个实验组的高能实验物理研究工作。 当时，在尖端的高能基本粒子物理领域有许多重要课题尚待解决，令科学家们绞尽脑汁的一项课题就是：反粒子的存在是否是普遍规律? “物质”是人们熟知的概念，然而，“反物质’’呢?科学家们在长甲的科学研究中，发现微观世界中一个极为重要的现象，这就是：微观世界中任何一种粒子都存在着相应的反粒子。反粒子具有与粒子完全相同的静止质量，相等的荷电量，但其他性质如电荷符号、量子数等则正好相反。当反粒子和粒子碰撞在一起时，就会产生“湮没”(即二者都消失，全部能量都转变为其他粒子及动能)。同样，如果两个粒子发生高能碰撞，只要能量足够大，也能产生反粒子。
王淦（gàn）昌
清华大学校庆期间，老校友王淦昌（右）
王淦（gàn）昌清华大学校庆期间，老校友王淦昌（右）反物质
当你照镜子时，看一看在镜子中的那个你，如果那个镜子里的家伙真的存在，并出现在你的面前，会怎幺样呢？
科学家们已经考虑过这个问题，他们把镜子中的那个你叫做“反你”。他们甚至想像很远的地方有一个和我们现在的世界很象的世界，或者说是我们的世界在镜子里的像。它将是一个由反恆星、反房子、反食物等所有的反物质构成的反世界。但是反物质是什幺，这一切又可能是真实的吗？
1997年4月，美国海军研究实验室、西北大学和加州大学伯克利分校等五个着名研究机构的天文学家宣布，他们利用先进的伽马射线探测卫星发现在银河繫上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源。它喷射出的反物质在宇宙中形成了一个高达2940光年的"喷泉"。这是宇宙反物质研究领域的一个重大突破。我们现在知道反物质与正物质无法共存，一旦相遇，就会产生湮灭，释放大量能量可以造成爆炸。
对于“反物质是什幺”这个问题，并没有恶作剧的意味。反物质正如你所想像的样子——是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物质的存在还被认为是理论上的。在1928年，英国物理学家Paul A.M. Dirac修改了爱因斯坦着名的质能方程（E=mc2）。Dirac说爱因斯坦在质能方程中并没有考虑“m”——质量——除了正的属性外还有负属性。Dirac的方程（E = + 或者 - mc2）允许宇宙中存在反粒子。而且科学家们也已经证明了几种反粒子的存在。这些反粒子，顾名思义，是一般物质的镜像。每种反粒子和与它相应的粒子有相同的质量，但是电荷相反。以下是20世纪发现的一些反粒子。
正电子——带有一个正电荷而不是带有一个负电荷的电子。由Carl Anderson 在1932年发现，正电子是反物质存在的第一个证据。 反核子——带有一个负电荷而不是通常带有一个正电荷的核子。由研究者们在1955年的伯克利质子加速器上产生了一个反质子。
反原子——正电子和反质子组合在一起，由CERN的科学家製造出第一个反质子（CERN是欧洲核子研究中心的简称）。共製造了九个反氢原子，每一个的生命只有40纳秒。到1998年CERN的研究者把反氢原子的产量增加到了每小时2000个。当反物质和物质相遇的时候，这些等价但是相反的粒子碰撞产生爆炸，放射出纯的射线，这些射线以光速穿过爆炸点。这些产生爆炸的粒子被完全消灭，只留下其它亚原子粒子。物质和反物质相遇所产生的爆炸把两种粒子的质量转换成能量。科学家们相信这种方法产生的能量比任何其它推进方法产生的能量强的多。 所以，为什幺我们不能建一个物质——反物质反应机呢？建造反物质推进机的困难之处在于宇宙中反物质的缺乏。如果宇宙中存在相等数量的物质和反物质，我们将可能看到围绕我们的这些反应。既然我们的周围并不存在反物质，我们也不会看到物质和反物质碰撞所产生的光。
反西格玛负超子
科学家们已经考虑过这个问题，他们把镜子中的那个你叫做“反你”。他们甚至想像很远的地方有一个和我们现在的世界很象的世界，或者说是我们的世界在镜子里的像。它将是一个由反恆星、反房子、反食物等所有的反物质构成的反世界。但是反物质是什幺，这一切又可能是真实的吗？
1997年4月，美国海军研究实验室、西北大学和加州大学伯克利分校等五个着名研究机构的天文学家宣布，他们利用先进的伽马射线探测卫星发现在银河繫上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源。它喷射出的反物质在宇宙中形成了一个高达2940光年的"喷泉"。这是宇宙反物质研究领域的一个重大突破。我们现在知道反物质与正物质无法共存，一旦相遇，就会产生湮灭，释放大量能量可以造成爆炸。
对于“反物质是什幺”这个问题，并没有恶作剧的意味。反物质正如你所想像的样子——是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物质的存在还被认为是理论上的。在1928年，英国物理学家Paul A.M. Dirac修改了爱因斯坦着名的质能方程（E=mc2）。Dirac说爱因斯坦在质能方程中并没有考虑“m”——质量——除了正的属性外还有负属性。Dirac的方程（E = + 或者 - mc2）允许宇宙中存在反粒子。而且科学家们也已经证明了几种反粒子的存在。这些反粒子，顾名思义，是一般物质的镜像。每种反粒子和与它相应的粒子有相同的质量，但是电荷相反。以下是20世纪发现的一些反粒子。
正电子——带有一个正电荷而不是带有一个负电荷的电子。由Carl Anderson 在1932年发现，正电子是反物质存在的第一个证据。 反核子——带有一个负电荷而不是通常带有一个正电荷的核子。由研究者们在1955年的伯克利质子加速器上产生了一个反质子。
反原子——正电子和反质子组合在一起，由CERN的科学家製造出第一个反质子（CERN是欧洲核子研究中心的简称）。共製造了九个反氢原子，每一个的生命只有40纳秒。到1998年CERN的研究者把反氢原子的产量增加到了每小时2000个。当反物质和物质相遇的时候，这些等价但是相反的粒子碰撞产生爆炸，放射出纯的射线，这些射线以光速穿过爆炸点。这些产生爆炸的粒子被完全消灭，只留下其它亚原子粒子。物质和反物质相遇所产生的爆炸把两种粒子的质量转换成能量。科学家们相信这种方法产生的能量比任何其它推进方法产生的能量强的多。 所以，为什幺我们不能建一个物质——反物质反应机呢？建造反物质推进机的困难之处在于宇宙中反物质的缺乏。如果宇宙中存在相等数量的物质和反物质，我们将可能看到围绕我们的这些反应。既然我们的周围并不存在反物质，我们也不会看到物质和反物质碰撞所产生的光。
反西格玛负超子粒子加速器
在大爆炸产生时粒子数超过反粒子数是可能的。如上所述，粒子和反粒子的碰撞把两者都破坏掉了。并且因为开始的时候有更多的粒子存在，所以现在的粒子是所有留下来的那些。今天在我们的宇宙中可能已经没有留下任何天然的反粒子。但是，在1977年科学家们发现在银河系中心附近有一个可能的反物质源。如果那个地方真的存在，也意味着存在天然的反物质，所以我们将不再需要製造反物质。 但是目前，我们将不得不创造我们自己的反物质。幸运的是，通过使用高能粒子对撞机（也叫做离子加速器）这种技术製造反物质是可行的。离子加速器，象CERN，是沿很强的环绕的超磁场排列的一些巨大的隧道，超磁场可以使原子以接近光速的速度推进。当原子通过加速器出来时，它轰击目标，创造出粒子。这些粒子中的一些就是用磁场分离的反粒子。这些高能离子加速器每年只能产生几个毫微克的反核子。一毫微克是一克的十亿分之一。所有一年之内在CERN产生的反核子只够一个100瓦的电灯泡亮3秒钟。如果要用反核子进行星际旅行将需要消耗几吨才能实现
反西格玛负超子
反西格玛负超子
