反粒子·反物质·反物质武器

 反粒子的发现是现代物理学的一项重大成就。在微观物理研究领域,每个粒子都存在着它的反粒子。据此,人们推测在宏观或宇观世界,应存在着由反质子、反中子和正电子构成的反物质。下面简要介绍反粒子、反物质与反物质武器的有关问题。一、反粒子1928年,英国理论物理学家狄拉克（PaulAdri-enMauriceDirac,1902～1984）提出了一个关于电子运动的相对论性量子力学理论,建立了著名的狄拉克方程。     

基于正电子的反物质研究进展

正电子是最容易获得的反粒子,因而电子-正电子系统最适合研究普通物质与反物质的结合.本文结合最近实验上首次合成物质-反物质分子这个重大发现,介绍反物质(正电子)研究历史、现状及展望;重点讨论基于正电子的捕获、约束、积累等实验技术,以及物质-反物质分子--正电子素分子的合成方法.     

基于正电子的反物质研究进展

正电子是最容易获得的反粒子,因而电子-正电子系统最适合研究普通物质与反物质的结合。本文结合最近实验上首次合成物质-反物质分子这个重大发现,介绍反物质(正电子)研究历史、现状及展望;重点讨论基于正电子的捕获、约束、积累等实验技术,以及物质-反物质分子——正电子素分子的合成方法。     

反物质-物质结合能否产生分子？

当两个原子，每个原子由电子和它的反粒子（即正电子）组成，相互碰撞会发生什么变化呢？现在美国加州大学河边分校科学家Allen Mills教授研究小组发现这些被称为自然界不稳定正电子素原子（亦称电子偶素，符号为Ps）在相互作用后变成更不稳定，正电子素原子相互碰撞湮没，产生威力强大的1辐射．实验结果首次推测正电子素分子（Ps2）的存在，每个分子由两个电子和两个正电子组成．这种物质一反物质对至今实验上未被发现和研究，将开辟关于反物质性质全新领域的研究。     

自旋-轨道耦合系统的电子涡旋

在轨道角动量守恒的无自旋-轨道耦合系统中存在带轨道角动量量子数的电子涡旋波解,研究了存在自旋-轨道耦合,轨道角动量不守恒的系统,发现携带总角动量量子数的电子旋量波函数也有涡旋波解,表现为自旋波函数和涡旋波波函数的纠缠波函数.以中心力场中的电子为例,构建了自旋-轨道耦合导致的轨道角动量不守恒但总角动量守恒的情况下,携带固定总角动量量子数的电子沿z轴传播的涡旋波旋量波函数结构.对自旋-涡旋纠缠中相应的电子涡旋波进行了微扰求解,并结合Foldy-Wouthuysen变换,说明了在相对论情况下,中心力场中携带固定总角动量量子数的电子沿z轴传播时也确实存在四分量旋量的涡旋解,从而为有自旋-轨道耦合导致的轨道角动量不守恒但总角动量守恒的系统提供了存在涡旋结构的理论支持.     

使用超冷原子模拟自旋-轨道耦合

在量子力学系统中,粒子均具有内部的自旋角动量.它可以是本征的（例如,电子的自旋角动量或质子、中子的自旋角动量）,也可以是本征（在原子的情况下,分别来自电子以及核子的自旋角动量）与轨道角动量（在原子中,电子绕原子核转动的轨道运动）的结合.在原子核产生的静电场中,或是在固体的晶体电场中     

高能质子-质子碰撞中反物质产生的能量依赖性

用部分子和强子级联模型与动力学约束相空间组合模型模拟高能质子-质子碰撞,得到反粒子和粒子的比值及相关数据,研究了高能质子-质子碰撞中反物质产生的能量依赖性。研究发现:在高能质子-质子碰撞中反粒子和粒子的比值随着质心能量的增加而增加;当质心能量大于200 Ge V时,其比值逐渐趋近1;而不同的正反粒子的平均横动量随着质心能量的增加都快速增加。我们用模型模拟得到的结果与已有的STAR、ALICE等实验组的数据基本一致。     

反物质的寻找和理论研究现状

 反物质研究是宇宙学的重要课题之一。近年来这方面的研究比较活跃,比如华裔科学家丁肇中主持的轰动一时的“α磁谱仪计划”,其主要目的就是捕获宇宙中的反粒子。去年我国成功发射了“神舟”五号载人飞船,标志着我国航空航天技术已步入世界前沿,其目的也是为将来进行包括反物质问题在内的一系列科学研究创造条件。其他的研究设备还包括各种大型的国际空间站等等。     

圆偏振涡旋光致非轴向自旋和轨道运动研究

为了实现粒子的非轴向旋转操控,对圆偏振涡旋光的光致旋转特性进行了研究。理论上,利用T矩阵理论,计算光场作用于微粒的光力和力矩,分析圆偏振涡旋光场中自旋角动量和轨道角动量的取向对非轴向旋转效应的影响。研究结果表明：当轨道角动量和自旋角动量的方向相同时,粒子除受轨道矩和轴向自旋矩作用外,还受一个可观的横向自旋矩作用,可以诱导粒子同时做轨道和非轴向自旋运动;当轨道角动量和自旋角动量方向相反,则粒子受到的横向自旋矩难以驱动其做非轴向自旋运动。实验上,利用全息光镊系统捕获微米尺度的粒子,观察到粒子做轨道运动时的非轴向自旋现象,对理论研究结果进行了初步验证。     

反氢和反原子

自从狄立预言反粒子的存在后，虽然人们已经找到了几乎每个粒子的反粒子，但几代物理学家苦苦寻找着由反粒子组成的以原子，１９９６年１月ＣＥＲＮ宣布制成反氢原子，打开了通向反物质世界的大门子，引起轰动，文章叙述这一重大发现的物理背景，报道了上述发现，并展望由此开辟的崭新领域。     

1902年8月8日：“反物质”的先知——狄拉克的诞生

“反物质”的存在,以及它会和物质相互湮灭而产生巨大能量的情景,总会让一般人有着无限的遐思,觉得不可思议。但更不可思议的是,“反粒子”是1928年,当时年仅25岁的狄拉克（PaulAdnen Maunce Dirac）由一般性的物理原理和数学推导所得到的结果,此结果后来得到了实验学家的证实。     

氢及类氢离子光谱精细结构理论计算的改进

原子光谱数据是研究原子结构的重要参数,氢及类氢离子是原子物理和量子力学研究的理想体系.通过对氢及类氢离子光谱精细结构数据的研究发现,需要对Dirac提出的有关理论公式进行改进.本文在考虑了电子的自旋角动量与轨道角动量的耦合作用后,通过对Bohr理论中的电子运动角动量的修改,推导出单电子体系的电子速度公式,结合对Schr dinger的原子轨道能级表达式相对论效应修正,从而得出本文的氢及类氢离子光谱精细结构值的理论计算公式,应用此改进公式,所得的计算值与实验观测值符合得很好,计算结果也反映了氢及类氢离子光谱精细结构数据变化的规律性.     

用非相对论求自旋-轨道耦合能

氢原子或类氢离子中电子的自旋-轨道耦合能在CGS制中可以表示成式中m为电子的质量,c是光的速度,r是电子的径向距离;l、s分别是电子的轨道角动量和自旋角动量,而V表示电子在原子核静电场中的势能.由于V= Ze2(1)式也可以改写成(1)式也可以改写成 (1)式或(2)式的正确推导可以有两个途径. (a)认为电子的自旋是来自相对论原因,因此,(1)式可以通过描写电子运动的狄拉克(Dirac)相对论理论得到[1] (b)如果电子的自旋(或更精确地说电子的内禀磁矩u3作为实验事实被接受[2],则电子的自旋-轨道耦合能基本上可以看作是出于非相对论原因,因此,(1)式也可…     

重子物质与反重子暗物质统一的起源

美国和加拿大的物理学家提出一种新粒子可以解决现代物理的两个重要疑难问题:暗物质是什么以及为什么宇宙中的物质远比反物质多?预计这种有待发现的粒子主要衰变成正物质,而其反粒子主要衰变成隐藏的反物质.研究人员声称,这种粒子在早期宇宙中的存在可以说明为何宇宙中物质比反物质多,以及暗物质实际上是隐藏的反物质.     

反物质及其可能的应用

近年来对反物质的深入研究以及对反物质产生、收集和储存等技术不断发展，使得反物质进入军事应用领域的可能性增大．文章对反物质的几个可能的应用领域进行了介绍，并分析了反物质对核军备控制的影响．     

物质与反物质可迅速转换

—个国际共同研究小组近日宣布，他们观察到了一种奇异的粒子与其反物质粒子迅速相互转换的现象，这种“物质一反物质振荡”将有助于理解为什么宇宙中看起来只有物质，没有反物质．     

正电子湮没技术

 正电子湮没技术（ＰＡＴ）是一项较新的核技术．它是利用正电子与物质的相互作用来获得凝聚态物质的微观结构、电子动量分布及缺陷状态等信息的实验技术．正电子是电子的反粒子,这种粒子首先是狄拉克在１９３０年建立相对论量子力学时预言其存在的．两年以后安德逊（Ａｎｄｅｒｓｏｎ在宇宙射线中发现了它．它是人们发现的第一种反粒子．正电子与电子一样,同属于轻子．正电子和电子作为基本粒子的属性列于表１．从表中可以看出正电子与电子具有相同的静止质量和自旋,所带的电荷和电子的电量相等,不过是正的,因而也具有正的磁矩．但是,正电子和电子之间也有重要的区别．     

探测宇宙反物质

在空间中直接探测宇宙反物质是一个有根本重要性的科学课题。本文评述了探测宇宙反物质的实验现况及其前景。     

探测宇宙反物质

在空间中直接探测宇宙反物质是一个有根本重要性的科学课题。本文评述了探测宇宙反物质的实验现况及其前景。     

为什么宇宙中的物质与反物质不等量

 宇宙学家认为在大爆炸中产生了相等数量的物质与反物质。如果物质与反物质粒子是严格地彼此相反的,它们应该已经发生湮灭而只剩下光子。然而,我们的宇宙是以物质为主的,这意味着大爆炸之后物质与反物质经历了不同的过程。为说明这种过剩的物质,粒子物理的标准模型预言,物质和反物质的衰变速率略有不同。