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光學工程
上海光機所超強超短激光成功產生反物質

       每一種粒子都有一個與之相對的反粒子,1932年由美國物理學家卡爾·安德森在實驗中證實了電子的反粒子,即正電子的存在。1936年,安德森因發現正電子而獲得了該年度的諾貝爾物理獎。反物質研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意義,同時也具有重要應用,比如正電子斷層掃描成像(PET)在癌癥診斷等方面已廣泛應用。

  上海光機所強場激光物理國家實驗室利用飛秒拍瓦激光裝置和高壓氣體靶相互作用(如圖1),產生大量高能電子,高能電子和高Z材料靶相互作用,由韌制輻射機制產生高強度伽馬射線,伽馬射線再和高Z原子核作用產生正負電子對。正電子譜儀經過精心設計,成功解決了伽馬射線帶來的噪聲問題,利用正負電子在磁場中的不同偏轉特性,實驗中在單發條件下就成功觀測到了正電子。這是我國首次報道利用激光產生反物質。[PHYSICS OF PLASMAS 23, 033109 (2016)]

  上海光機所早在2001年就開始超強超短產生正負電子對的理論研究,提出利用強激光和納米薄膜靶相互作用產生正負電子對。[PHYSICAL REVIEW E 65 016405(2001)] 該工作在國際上得到了廣泛關注,3篇發表在REVIEWS OF MODERN PHYSICS(影響因子30)以及2篇發表在Plasma Phys. Rep的綜述文章都介紹了這一工作,同時,有5篇發表在Phys. Rev. Lett.的論文引用了這一工作。

  超強超短激光產生的超快正電子源,在材料的無損探測等方面具有重大應用。(強場激光物理國家重點實驗室)

  圖1:超短超強激光產生正電子示意圖
 


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