反物質(zhì)反粒子是與構(gòu)成日常物質(zhì)正物質(zhì)性質(zhì)完全相反的亞原子粒子，可能看起來像是科幻小說中的一個(gè)概念，但它們是真實(shí)存在的，正物質(zhì)與反物質(zhì)相互作用的研究，具有重要的醫(yī)學(xué)和技術(shù)應(yīng)用。

來自巴西圣卡塔琳娜聯(lián)邦大學(xué)的Marcos Barp和Felipe Arretche對(duì)簡(jiǎn)單分子和反粒子(稱為正電子)之間的相互作用進(jìn)行了建模，發(fā)現(xiàn)這個(gè)模型與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果吻合得很好，這項(xiàng)研究發(fā)表在《歐洲物理D》(European Physical Journal D)上。

正電子，相當(dāng)于電子的反物質(zhì)，是最簡(jiǎn)單和最豐富的反粒子，自20世紀(jì)30年代以來就被人們所了解和研究。粒子加速器會(huì)產(chǎn)生大量的高能正電子，而大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)都需要將這種能量降低到一個(gè)特定值。通常情況下，這是通過將正電子通過稱為緩沖氣體正電子陷阱裝置中的氣體來實(shí)現(xiàn)，因此它們通過與氣體分子的碰撞而損失能量。然而，我們還沒有完全了解原子水平上的能量損失機(jī)制，因此很難準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)由此產(chǎn)生的能量損失。

當(dāng)正電子與氣體分子碰撞并使氣體分子旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些能量中的一部分會(huì)以旋轉(zhuǎn)能量的形式損失。Barp和Arretche開發(fā)了一個(gè)模型來預(yù)測(cè)正電子與緩沖氣體正電子陷阱中常用的分子(四面體四氟化碳(CF4)和甲烷(CH4)以及八面體六氟化硫(SF6))碰撞時(shí)的這種形式的能量損失，他們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比非常好。這個(gè)模型可以應(yīng)用于正電子與任何四面體或八面體分子之間的碰撞，Barp和Arretche希望這種對(duì)正電子如何與分子相互作用更好的理解。

這將被用來改進(jìn)例如醫(yī)學(xué)中的正電子發(fā)射斷層掃描(PET)技術(shù)，本研究的是四面體和八面體分子在低能正電子碰撞下轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)截面，研究建立了一個(gè)考慮Born近似和漸近多極勢(shì)的散射模型。這些假設(shè)使能夠得到旋轉(zhuǎn)積分、動(dòng)量傳遞和微分截面的解析表達(dá)式，并發(fā)現(xiàn)正電子和電子相互作用的邊際一致性很好。在考慮交換效應(yīng)和散射波函數(shù)畸變的情況下，可以對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)。

博科園｜研究/來自：Springer

參考期刊《歐洲物理D》

DOI: 10.1140/epjd/e2019-100444-5

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