人类首次大批制造反物质
贝壳财经
对解答宇宙构成等问题将有重要意义
据新华社伦敦9月20日电在世界各地9个研究所、39名科学家的通力合作下,欧洲核子研究中心近日已成功制造 出约5万个低能量状态的反氢原子,这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。
总部设在瑞士日内瓦的欧洲核子中心的相关报告18日由英国《自然》杂志在其网站发表。参与研究的科学家说,这 是反物质研究的“一个重要里程碑”。
报告说,科学家先在粒子加速器中使原子和质子相撞,制造出反质子,通过反质子减速器把它的速度降到光速的十分 之一左右,然后用电磁场的“陷阱”将反质子束缚起来,使其速度进一步降到光速的百万分之几。另一方面,科学家收集放射 性同位素衰变释放的正电子,也用电磁场陷阱使其减速。随后,他们把速度较低的反质子与正电子在另一个电磁场“陷阱”中 混合。
如果反质子与正电子结合,正负电荷抵消,就会形成不带电的反氢原子,电磁场无法对它起作用。这样,反氢原子就 脱离磁约束区域,撞击在金属电极上,其中的反质子和正电子分别与物质中的质子和电子湮灭。如果人们在同一地点、同一时 刻观察到质子—反质子和电子—反电子湮灭的迹象,就可以确定有一个反氢原子湮灭了。
科学家说,使用这种方法,每秒钟能观察到几个反氢原子湮灭。从8月份开始,他们观测到反氢原子生成的最初迹象 ,估计整个试验至今共产生出了5万个反氢原子。科学家认为,能够大量地制造反氢原子,对准确比较物质与反物质的差别、 解答宇宙构成等问题将有重要意义。
(王艳红)
什么是反物质?
反物质就是由反粒子组成的物质,所有的粒子都有反粒子。例如氢原子由一个带负电的电子和一个带正电的质子构成 ,反氢原子则与它正好相反,由一个带正电的正电子和一个带负电的反质子构成。物质和反物质相遇后会湮灭,释放出大量能 量,在很多科幻片中这些能量都被用于进行宇宙发射等。王艳红
为什么研究反物质?
对反氢原子的研究,将给物理学和宇宙学的一些基础问题带来新启发。例如宇宙大爆炸理论认为,宇宙诞生时,从虚 无中产生了相等数量的物质和反物质。但人们观察到的宇宙中,物质显然占绝对的主导地位,那些反物质去哪里了呢?如果发 现反氢原子与氢原子在物理规律上并不完全对等,可能有助于解开这个疑点。
物理学中有一个称为CPT守恒(电荷—宇称—时间守恒)的假设,根据这个假设,如果把基本粒子的电荷、宇称两 个性质都换成相反的,并倒转时间箭头,所得到的粒子将与原来的粒子遵循同样的物理规律。例如,氢原子和反氢原子的光谱 、对引力的反应都应该相同。科学家认为,制造出大量反氢原子,有助于验证CPT守恒假设的正确性和宇宙标准模型的普适 性。王艳红