正电子技术 叶邦角 2019/4/8.

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1 正电子技术 叶邦角 2019/4/8

2 内容提要 正电子概况 正电子技术 正电子探测与天体物理？ 2019/4/8

3 一、正电子概况 2019/4/8

4 正电子发现 2019/4/8

5 正电子发现 1930年春天，赵忠尧先生在CIT实验时发现，γ射线被铅散射时，除康普顿散射外，伴随着反常吸收还有一种特殊的光辐射出现。当时测定的这种特殊辐射的强度是大致各向同性的，并且每个光子的能量与一个电子质量的相当能量很接近。它揭示了一种新的反应机制。赵忠尧将这个实验结果写成第二篇论文，题目为《硬γ射线的散射》，并于1930年10月在美国《物理评论》杂志上发表。 赵忠尧 (1902—1998) 2019/4/8

6 Lead plate Cloud Chamber Photograph Positron
Larger curvature of particle above plate means it’s moving slower (lost energy as it passed through) Carl Anderson 2019/4/8

7 正电子的性质 质量：等于电子质量 电荷：与电子电荷数量相等 磁矩：与电子磁矩相等，ge/2m0c
寿命：在真空无电子环境，>21021年 正电子属轻子族， 所以它是费米子，遵守Fermi-Dirac统计； 不直接参与强相互作用。 2019/4/8

8 正电子产生 b+-decay pair production (g -> e+ + e-) 2019/4/8

9 (22Na -> 22Ne + e+ + ue + g (1.28 MeV))
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10 Positronium Classical picture Quantum picture
e- density e+ density joint density 2019/4/8

11 The resulting approximation for the ground-state energy of positronium is ± 5.05×10-4 eV, which agrees favorably with the accepted value of eV. 2019/4/8

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15 正电子与基本物理问题 2019/4/8

16 正电子在交叉科学中应用 2019/4/8

17 正电子湮没探测技术 2019/4/8

18 二、正电子湮灭探测技术 2019/4/8

19 正电子寿命测量技术 多普勒展宽测量技术 二维角关联技术 寿命-动量关联测量技术 3g测量技术 寿命-幅度关联测量技术 慢 束 正电子衍射技术
慢 束 正电子衍射技术 PAES 微 束 2019/4/8

20 正电子湮没寿命谱仪 2019/4/8

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25 提高峰底比~105 2019/4/8

26 2D-PALS 2019/4/8

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29 正电子束技术 2019/4/8

30 Table shows typical values for the efficiency, emission energy and energy spread of selected materials and different geometries. 2019/4/8

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33 我国第一个慢正电子束装置 2019/4/8

34 平均注入深度随能量变化大约从1nm到几个mm。
A = 4.0 µgcm-2 keV-1.6 平均注入深度随能量变化大约从1nm到几个mm。 2019/4/8

35 脉冲慢正电子束 2019/4/8

36 Cross-sectional view of the chopper and buncher.
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40 三、正电子技术与天体物理？ 宇宙中的反物质 黑洞 宇宙中的暗物质 2019/4/8

41 银河系正电子起源 　反物质并不是只能在深层宇宙中发现的一种奇异的东西：实际上它在我们自己的银河系中就大量存在。人们之所以知道这一点，是因为银河系中心方向有511 keV γ-ray辐射线(电子—正电子湮灭的特征之一)。正电子的起源一直是一个谜，但湮灭线辐射的分布可提供一个线索。现在，天文学家有了能够确定这种分布的工具，而且对来自INTEGRAL卫星的超过4年时间的光谱数据所作的分析显示，来自内银盘的511 keV γ-ray辐射有一个出乎意料的分布，说明正电子起源于含有黑洞或中子星的双星体系。

42 黑洞撕裂恒星产生反物质？ 2008年在1月10日出版的《自然》杂志上，德国马普研究所地外物理学家乔治-威登斯波恩特及其同事详细公布了他们的这项最新发现。乔治-威登斯波恩特称，当一颗相对寻常的恒星在绕其旋转的黑洞或中子星的作用下分崩离析，科学家们称之为“低质量X射线双星”。研究人员们推算，这种“低质量X射线双星”可以每秒喷射出近10的41次方个正电子。这些正电子占了科学家们推断的反物质的很大一部分，从而极可能排除其它各种有关反物质的异说。乔治-威登斯波恩特说：“根据简单初步的统计，我们认为一半甚至可能所有的反物质都来源于X射线双星。”目前，科学家们已经见证了反物质的死亡，他们希望同样能看见反物质的诞生。 2019/4/8

43 探测“暗物质” “暗物质”湮灭时产生的稳定粒子如电子、正电子、反质子等。 “暗物质”的寻找三种方法：
在加速器上创造出“暗物质”，并探测出来； 在干扰源较小的地底深处，直接测量“暗物质”在探测器中留下的信号； 寻找“暗物质”湮灭之后的证据。 观测宇宙高能电子或正电子也是一件非常困难的事情，因为它们的流量非常微弱。 2019/4/8

44 谢谢！ 2019/4/8