兩個(gè)碰撞的光粒子被拿來創(chuàng)建一個(gè)物質(zhì)-反物質(zhì)對(duì)
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布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的STAR偵測器偵測到由光子碰撞形成的物質(zhì)-反物質(zhì)對(duì)。（圖片來源：布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室）
在對(duì)愛因斯坦最知名的一個(gè)方程式做實(shí)驗(yàn)的過程中，化學(xué)學(xué)家宣稱第一次用純光創(chuàng)造了物質(zhì)。
阿爾伯特愛因斯坦知名的E=mc^2等式表明，若果你將兩個(gè)足夠高能的光子或輕粒子互相撞擊，才能創(chuàng)造出電子方式的物質(zhì)及其相反的反物質(zhì)。
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這一過程由德國化學(xué)學(xué)家格雷戈里·布萊特和約翰·惠勒于1934年首次描述，常年以來始終是數(shù)學(xué)學(xué)中最難觀察的過程之一，主要是由于碰撞的光子須要是高能伽瑪射線，而科學(xué)家們還不能制造伽瑪射線激光器。科學(xué)家用代替實(shí)驗(yàn)證明，物質(zhì)是由多個(gè)光子形成的，但從來沒有以一對(duì)一的形式來最確鑿地證明這些效應(yīng)。
但現(xiàn)今倫敦布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員相信她們已然找到了解決方式。使用實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)(RHIC)質(zhì)能方程，她們已然得出的檢測結(jié)果與這些獨(dú)特的物質(zhì)轉(zhuǎn)變預(yù)測十分匹配。
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布魯克海文實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)學(xué)家Xu在一份申明中說“在她們的論文中，Breit和早已意識(shí)到這幾乎是不可能的，激光甚至還不存在！但Breit和提出了一個(gè)代替方案：加速重離子。她們的取代方案正是我們?cè)赗HIC所做的。”
研究人員沒有直接加速光子，而是用被剝奪了電子的原子核構(gòu)成正電的離子。在一個(gè)大加速器循環(huán)中，加速這兩個(gè)離子，之后在接近碰撞中讓它們彼此通過。因?yàn)殡x子是十分接近光速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，它們還攜帶著一個(gè)電磁場，在電磁場內(nèi)部是一堆不完全真實(shí)的“虛擬”光子“像云一樣與[離子]一起旅行”徐解釋道。
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虛擬粒子是十分短暫地忽然出現(xiàn)的粒子，是真實(shí)粒子之間的電磁場擾動(dòng)而形成。它們的質(zhì)量與真實(shí)光子不同(與沒有質(zhì)量的真實(shí)光子不同，虛光子有質(zhì)量)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)離子以極為接近的速率飛過彼此時(shí)，它們的兩個(gè)虛擬光子云聯(lián)通得這么之快，如同它們是真實(shí)的一樣。實(shí)際作用的虛擬粒子發(fā)生了碰撞——產(chǎn)生了科學(xué)家們偵測到的十分真實(shí)的電子-正電子對(duì)。
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為了真實(shí)地觀察Breit-過程，或則使用虛擬粒子盡可能真實(shí)地觀察，化學(xué)學(xué)家必須確保她們的虛擬光子表現(xiàn)得像真實(shí)光子一樣。為了檢測虛擬光子的行為，化學(xué)學(xué)家測量并剖析了她們實(shí)驗(yàn)形成的6,000多個(gè)電子-正電子對(duì)之間的角度。
當(dāng)兩個(gè)真實(shí)粒子碰撞時(shí)，形成的二次產(chǎn)物的角度與兩個(gè)虛擬粒子碰撞形成的二次產(chǎn)物的角度不同。但在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，虛擬粒子的次生產(chǎn)物與真實(shí)粒子的次生產(chǎn)物回落的角度相同。為此，研究人員可以驗(yàn)證她們所見到的粒子的行為，就好象它們是由真實(shí)的互相作用形成的。她們成功地演示了Breit-過程。
研究人員還檢測了系統(tǒng)的能量和質(zhì)量分布。布魯克海文的化學(xué)學(xué)家丹尼爾·勃蘭登堡()在申明中說:“它們與關(guān)于真實(shí)光子會(huì)發(fā)生現(xiàn)象的理論估算是一致的。”
雖然這么質(zhì)能方程，雖然它們看上去表現(xiàn)得像真實(shí)粒子，但不可證實(shí)，實(shí)驗(yàn)中使用的虛擬光子仍舊是虛擬的。這就提出了一個(gè)問題，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是否真的證明了Breit-過程，但這依然是重要的第一步，直至未來化學(xué)學(xué)家能開發(fā)出足夠強(qiáng)悍的激光，用真實(shí)的光子展示這個(gè)過程。
相關(guān)知識(shí)
虛粒子（英文：），意即虛構(gòu)粒子、假想粒子，是在量子場論的物理估算中構(gòu)建的一種解釋性概念，指代拿來描述亞原子過程比如撞擊過程中粒子的物理項(xiàng)。并且，虛粒子并不直接出現(xiàn)在估算過程的這些可觀測的輸入輸出量中，這些輸入輸出量只代表實(shí)粒子。虛粒子項(xiàng)代表這些所謂離質(zhì)量殼(offmassshell)的粒子。
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比如，它們沿時(shí)間反演、能量不守恒、以超光速聯(lián)通，每條看上去都和化學(xué)基本原理偏頗。虛粒子發(fā)生在這些大致可被實(shí)輸出量相消的組合項(xiàng)中，因而才形成前述這些不實(shí)的沖突。虛粒子的虛“事件”通常看上去是一個(gè)緊接著另一個(gè)發(fā)生，比如在一次撞擊的時(shí)長中，所以她們變得短命。如果在估算中略去這些被演繹為代表虛粒子的物理項(xiàng)，估算結(jié)果將弄成近似值，有可能較大地偏離完整估算得到的正確并且精確的結(jié)果。[1][2][3]
BY:Ben
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