物理学家在雷暴中发现反物质粒子

六年前，大气物理学家Joseph Dwyer意外驾驶飞机进入了雷雨云中，恰好穿过了一小坨反物质。我们知道宇宙射线与大气接触以及特别活跃的雷暴会产生高能正电子(电子的反粒子)，但Dwyer检测到的物质却不适用于上述任何一种情况。

来自美国新罕布什尔大学的Dwyer说：“这实在太奇怪了，因此我们持续观察了很多年。”

2009年8月21日，正在佛罗里达州墨尔本技术研究所的Dwyer开始着手检测伽马射线(由高能光子构成的、频率极高的电磁波)。他在一家Gulfstream V型飞机上安装了一个粒子检测器，并驾驶着它沿着乔治亚州海岸飞行。不幸的是，他遭遇到了一连串雷暴，除了驾驶着飞机穿过它们之外他别无选择。

就在这危急的时刻，飞机上的检测器检测到伽马射线的三个峰值能量竟达到511千电子伏特，这表明有正电子与电子发生了湮灭。

豪华商务飞机Gulfstream V

一般而言当我们讨论正电子与电子发生湮灭时，我们讨论的是一个正电子和电子发生碰撞，消灭了彼此，在能量较低时会产生两个伽马光子，能量较高时会产生W或Z玻色子。作为反物质的一种，正电子的特性与它对应的物质电子相反，它们所携带的电荷也相反。

科学家们认为在宇宙大爆炸发生后，产生了相当数量的物质和反物质，不过现在反物质粒子非常罕见，因为如果它们很常见，那么我们将检测到更多湮灭过程中产生的能量爆发。反物质粒子的罕见使得人们更难检测到它们，因为一旦我们知道某处有反物质粒子，它们周围丰富的正常物质会立即将它们完全转变为其它东西。

Dwyer在飞行过程中记录的这三个能量达到511千电子伏特的伽马射线峰值产生于一朵直径为1至2千米的临时云。带电云放出的电子加速后的速度接近光速，能产生高能伽马射线，伽马射线轰击原子核的时候，反过来又会产生电子-正电子对。但Dwyer所在的团队并未检测到拥有足够能量的足量伽马射线。六年来，Dwyer一直在试图寻找答案。

另外一个可能的解释是此案中的正电子源自宇宙射线，来自外太空的粒子与高空大气层中的原子核发生碰撞，产生了包括伽马射线在内存在时间短暂的高能粒子……但情况若真如此，正电子的运动应该还产生了其它类型的放射线，可该团队并未发现其它放射线。

Dwyer准备重现2009年的场景，但他这次不打算亲自冒险，他会将气球放入雷暴中看看他们能检测到什么东西。

[桃子 via sciencealert]

来源：煎蛋