反质子物理

本文介绍反质子与核子和与原子核碰撞后各种物理现象．它与核子的散射获得的位势是吸引势和吸收型,与核的光学势是强吸收到．湮没后产生众多的介子和重子．以及在高能下湮没产生奇特性粒子、带粲的介子、重子．并探索获得混杂子、在核中存在反质子、其它新粒子的可能性． In this paper several physical phenomena of antiproton-nucleon and antiproton-necleus collision are discussed. The potential obtained from p-N scattering is attraction and absorption type. The optical potential of nucleus is strong absorption type. The annihilation happens after pp collision and thenproduces many kinds of meson, hadron, even produce some exotic particle and charmonium at high energy pp anihilation. Posibilities to find hybrids, antiproton and other particles in nucleus are also explored.     

约束住了反质子

华盛顿大学的一个小组因将单个质子、电子和正电子长时间约束在Penning阱内,并进行了精确测量而闻名.今年七月他们获得了在 CERN 的 LEAR低能反质子环上进行一天实验的机会.他们在环上为明年的精确的反质子测量进行可行性试验时,成功地实现了反质子的约束. 这一实验的难度是显而易见的.反质子产生时的能量是GeV,LEAR的减速装置将其减速到21MeV.一般Penning阱中的静电器极场能约束的带电粒子能量应不大于几个eV.在这临时性的实验中,G.Gabrielse领导的华盛顿小组让LEAR出来的反质子通过一个厚的减速器使其减速到1keV.然后在这个临…     

反质子间相互作用的研究

随着对反物质研究的深入,人们需要迫切知道反质子之间的相互作用力是怎样的,是否与质子之间的作用是对称的。对这个作用力的测量,有助于我们理解反物质原子核的形成机制以及对物质-反物质对称性的理解。为此,STAR合作组利用相对论重离子加速器中金核-金核碰撞中产生的丰富的反质子,通过反质子-反质子动量关联函数的测量,并扣除了通过其他粒子衰变过来的次级反质子与其他反粒子关联的污染,精确地构建了反质子-反质子关联函数。然后,结合量子多粒子关联理论,定量提取出反质子-反质子的有效力程和散射长度这两个基本作用参数。研究表明,在实验精度内,反质子间的相互作用与正质子保持一致。反质子-反质子之间的强相互作用存在着吸引,它们可以克服由于同号（负电荷）的反质子-反质子之间的库仑排斥而结合成反物质原子核。这项研究首次实现了对反物质间相互作用力的测量,为进一步研究反原子核的形成和属性奠定了基础。同时为CPT对称性的检验提供了一种新的方式,对人类深刻认识物质世界的构成及其运动规律具有重要意义。With undergoing researches on antimatter physics, it is crucial to understand what the interaction between antiprotons is. Is it the same as the interaction between protons? This measurement will definitely help us to understand the formation mechanism of antimatter nuclei as well as the symmetry of matter and antimatter. In this context, our STAR collaboration measured the correlation function of antiproton-antiproton pairs from 200 GeV/c Au+Au collisions. After substracting the residual correlation due to the secondary antiprotons that decayed from other particles, the primary antiproton-antiproton correlation function is extracted. By applying the quantum theory of multi-particle correlation, two key parameters that characterize the corresponding strong interaction:namely, the scattering length (f₀) and effective range (d₀) were obtained. Within error bars, it is found that the f₀ and d₀ for the antiproton-antiproton interaction are consistent with their antiparticle counterparts -the ones for the proton-proton interaction. Like the force that holds ordinary protons together within the nuclei of atoms, the force between antiprotons is attractive and strong, which overcomes the tendency of the like (negatively) charged particles to repel one another, and allows the antiprotons to bind to form antinucleus. The current measurement is for the first time to measure the interaction between antimatter, it offers a foundation to understanding the structure of more-complex antinuclei and their properties. Also our measurement offers a new way to test the CPT symmetry, which has an important impact for human beings to understand the law of motion in our world.     

宇宙线反质子流的蒙特卡洛模拟

用蒙特卡洛 （Monte-Carlo） 方法,模拟了宇宙线强子成分在大气中的传播。比较3200m高度宇宙线反质子流强的计算值和测量值,以研究高于加速器能区的核作用中N（?）的产生,检查原初宇宙线中是否有一定份额的反质子。计算给出的海平面和高山宇宙线p,π^&;#177;,μ能谱与相应的测量值基本相符。对结果进行了讨论。     

反质子与原子核弹性散射的分析

用反质子与核的光学势分析了反质子入射能量为50MeV和180MeV时¹²C,^16,18O,⁴⁰Ca和²⁰⁸Pb核的弹性散射微分截面.讨论了反质子光学势是强吸收型的特点.从寻找最佳符合实验的光学势分析中发现:弥散参数a的可变性很小,且它随核的增大而增大.光学势的实部是一个浅位.光学势在核中的吸收系数趋于零,因此弹性散射主要发生在核的表面.     

暗物质粒子湮没生成的反质子谱

在粒子物理最小超对称标准模型下,计算了X0X0→gg物理过程的反应截面.利用所获得的截面值给出了暗物质粒子Neutralino X0湮没生成的反质子谱.计算表明:反质子谱具有的可观性,为寻找暗物质粒子和超对称粒子提供了一种可能的途径.     

反质子与离子研究装置FAIR 介绍

未来几年, 在德国将会建成一个新的国际科学装置FAIR。FAIR 是一个综合性的粒子加速器系统, 它是反质子与离子研究装置(Facility for Antiproton and IonResearch)的简称。FAIR 建成后, 将能提供任意一种稳定或非稳定化学元素(从氢到铀)离子的高能量和高强度的束流, 且束流具有前所未有的高品质。FAIR 还将提供短寿命原子的次级束流和反质子束流。FAIR 涵盖了很广的与离子相关的科学目标, 建成后它将为全欧洲乃至全世界的科学家开展前沿研究提供优良条件。     

反质子与原子核的非弹性碰撞

在扭曲波冲量近似的框架下,本文讨论了A(p,p)A非弹性碰撞.并具体地计算了能量为46.8MeV和179.7MeV的¹²C(p,p)¹²C的 2⁺,3^－态微分截面.用严格的分波法处理扭曲波.计算表明,反质子非弹性过程用DWIA是一个好的近似.同时,讨论了束缚态行为的重要性.由于反质子受核的强吸收原因,要求具有准确的核外束缚态波函数.     

Skyrme模型中的质子-反质子束缚态

BES(北京谱仪)发现了奇特粒子态X(1835). 述评近年来把X(1835)解释为Skyrme模型中的NN-重子偶素的工作. 有2个证据支持这种解释: 1) 存在NN-经典Skyrmion解,其结合能为～10MeV; 2) 这种Skyrmion-重子偶素的衰变是由X(1835)中的p-p经由量子隧穿而湮没所引起的, 因此最可几的衰变道是X(1835)→η4π 或 X→η' 2π. 这些导致了对BES实验数据的合理解释, 特别是关于X(1835)最可几的衰变模式的预言. 该预言对实验有价值.     

中能区反质子与原子核的弹性散射

运用实验的pN散射振幅和多次散射理论,在冲量近似下考虑反质子能量从180MeV至1800MeV的光学势,发现此能区反质子光学势的虚部强度在130—140MeV附近.用所获得的光学势,计算¹²C,²⁶O,⁴⁰Ca和²⁰⁸Pb等满壳层核在五个能量下的弹性散射微分截面.看到所用的光学势,在180MeV能很好地符合实验数值.本文还预示了此能区在各个核上的理论结果.     

低能反质子的核散射与Glauber理论

运用Glauber多次散射理论,分析低能量反质子与⁴He核的弹性散射微分截面的实验结果.看到反质子能量低到19.6MeV时,多次碰撞的特征仍然是主要的.用光学模型的计算和比较,也得到相同的结论.     

宇宙空间的次级反质子流强的计算

利用最近的实验结果, 计算了宇宙线与星际物质碰撞产生的反质子流强. 把这计算结果与Golden等人的实验结果比较指出: 在宇宙空间中很可能存在原初反质子.     

中能区反质子与核的非弹性散射

运用多次散射理论的光学势获得反质子的扭曲波.在扭曲波冲量近似下,讨论了中能区反质子与原子核的非弹性散射.考虑了反质子能量从180MeV到1800MeV这一能区¹²C,的2+,3-态微分截面.在这一能区的低能端,(E=180MeV)DWIA能够很好的符合实验,同时,预示了更高能量可能出现的微分截面的理论结果.     

激光场中正电子对反质子的辐射复合反应

在软光子近似下, 计算了激光场中正电子对反质子的辐射复合过程. 辐射场作为经典场处理, 入射正电子态用Coulomb-Volkov波函数描述, 末道形成的反氢缀饰态由含时间微扰论给出. 理论结果显示激光背景明显削弱了反氢生成截面.     

反质子与核非弹性碰撞中的自旋效应

A(p,p)A*非弹性碰撞过程,若反质子的光学势包含了自旋轨道耦合势,它在碰撞过程中不但能激发正常宇称态,也能激发反常的宇称态,以及非弹性过程的极化度.本文在DWIA框架下导出了微分截面(dσ/dΩ)_f,i,极化度P(θ).并对入射能量为46.8MeV和179.7MeV ¹²C(p,p)¹²C*的2⁺,3^－和1⁺态微分截面、极化度进行严格的分波方法计算.计算与实验符合很好.由于反常宇称态的非弹过程已被测得,表明反质子光学势的自旋效应不容忽视.     

反质子与核弹性散射的自旋观察量

用含有自旋轨道耦合的反质子光学势,分析反质子与原子核弹性散射时的微分截面,极化度和自旋转动函数.得到能够描述这些实验值更为完整的反质子光学势.     

中能反质子-核的弹性和非弹性散射

利用实验的PN振幅和多重散射理论 ,在冲量近似下 ,入射能量在 1 80～ 1 80 0MeV范围内我们可以得到反质子的光学势。结果发现能量在 1 30～ 1 4 0MeV范围内 ,光学势强度的虚部几乎是个常数。用能量为 1 80MeV的反质子去打击1 2 C ,1 6O ,40 Ca和2 0 8Pb发生弹性散射和用相同能量的反质子去打击1 2 C发生非弹性散射 ,在程函近似下分析这些散射数据。在绝热近似下 ,用反质子光学势讨论一声子级的集体激发。同时预测了用能量为 1 80～1 833MeV的反质子打击1 2 C ,1 6O ,40 Ca ,2 0 8Pb的弹性散射以及同样情况下打击1 2 C的非弹性散射的微分散射截面。     

中能区反质子与核非弹性散射的自旋效应

运用多次散射理论获得中能区的反质子光学势.这一光学势扩大到包含自旋轨道耦合项,并用它求得反质子的扭曲波.在扭曲波冲量近似下,讨论中能区反质子与原子核非弹性散射的微分截面和极化度.计算反质子能量从180-508MeV间12C12C的2+,3-态的和Pf(θ).在低能端理论结果 能够很好的符合 实验.同时预言了更高能量下可能出现的 和Pf(θ)的理论结果.     

反质子─核散射中两种库仑效应的比较

用点电荷近似和靶校均匀带电球近似两种方法计算反质子一核弹性散射中的库仑效应，并进行比较。