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“實現(xiàn)對反物質(zhì)間相互作用力的測量”入選“2015年度中國科學(xué)十大進展”

2016年2月25日，科技部公布了“2015年度中國科學(xué)十大進展”遴選結(jié)果，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所等國內(nèi)外研究單位共同完成的“實現(xiàn)對反物質(zhì)間相互作用力的測量”研究成果入選。同時入選2015年度中國科學(xué)十大進展的研究成果包括實現(xiàn)單光子多自由量子隱形傳態(tài)，理論預(yù)言并實驗驗證外爾半金屬的存在，揭示埃博拉病毒演化及遺傳多樣性特征，探測到宇宙早期最亮、中心黑洞質(zhì)量最大的類星體，發(fā)現(xiàn)東亞最早的現(xiàn)代人化石，解釋人類原始生殖細胞基因表達與表觀遺傳調(diào)控特征，解析細胞炎性壞死的關(guān)鍵分子機制，研制出碳基高效光解水催化劑，實現(xiàn)對單個蛋白質(zhì)分子的磁共振探測等。

核子之間的相互作用是原子核構(gòu)成基石。自原子核發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家已經(jīng)獲得了大量的關(guān)于核力的知識。但是，對于反核子之間的相互作用還沒有直接的了解。美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機(RHIC)的STAR實驗將質(zhì)心能量為200 GeV的金離子相互碰撞，產(chǎn)生出大量的反質(zhì)子，這為測量反質(zhì)子-反質(zhì)子間相互作用提供了機會。中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所馬余剛研究組與美國布魯克海文國家實驗室唐愛洪研究組等合作，利用STAR實驗結(jié)果，通過對反質(zhì)子-反質(zhì)子之間動量關(guān)聯(lián)函數(shù)的測量，首次提取了反質(zhì)子-反質(zhì)子相互作用的有效力程和散射長度。研究表明，反質(zhì)子-反質(zhì)子之間存在著強吸引力，可以克服反質(zhì)子-反質(zhì)子之間的由于同號（負電荷）所產(chǎn)生的庫倫排斥力，結(jié)合成反物質(zhì)原子核。而且他們測量得到的結(jié)果與質(zhì)子-質(zhì)子相互作用的對應(yīng)值在誤差范圍內(nèi)一致。他們的研究結(jié)果提供了兩個反質(zhì)子間相互作用的直接信息，給出了對量子場論和對稱原理的一個直接驗證，為進一步理解更復(fù)雜的反原子核及其屬性奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究論文發(fā)表在2015年11月19日Nature[527(7578):345—348]上。Nature審稿人對該研究給予高度贊賞：“這是首例反質(zhì)子-反質(zhì)子作用的直接測量。文章宣布了一個重要發(fā)現(xiàn)：反質(zhì)子作用與質(zhì)子作用等同。這個測量是對反物質(zhì)作用力的重要原創(chuàng)性貢獻?！薄霸摴ぷ鲗τ诶斫鈴娤嗷プ饔玫腃PT對稱性具有重要作用”。論文發(fā)表后，受到國內(nèi)外媒體、學(xué)術(shù)界、研究基金會的廣泛關(guān)注，在學(xué)界產(chǎn)生了巨大反響。

“中國科學(xué)十大進展”遴選活動始于2005年，至今已舉辦11屆。該活動旨在貫徹落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，宣傳我國重大基礎(chǔ)研究進展，激勵廣大科技工作者的科學(xué)熱情和奉獻精神，促進公眾更加理解、關(guān)心和支持科學(xué)。此次遴選是從收集整理的256項推薦成果中選出30項候選進展進入終選，并由中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、973計劃項目等專家學(xué)者函選投票選出。

值得指出，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所等國內(nèi)外研究單位共同完成的研究成果“相對論重離子對撞機上發(fā)現(xiàn)首個反超核粒子——反超氚核”入選“2010年度中國科學(xué)十大進展”，這次“實現(xiàn)對反物質(zhì)間相互作用力的測量”是馬余剛研究組在反物質(zhì)系列研究上的又一重要突破。