1000秒并不太長,但對于歐洲核子研究中心(CERN)反氫激光物理裝置(ALPHA)項目的物理學家來說,卻是4個數(shù)量級的重大突破。據(jù)美國物理學家組織網5月4日報道,CERN此前的記錄是捕獲了38個反氫原子并保持了172毫秒,而本次實驗捕獲了309個反氫原子并保持了1000秒,為進一步證明反物質屬性鋪平了道路。
特殊反物質概念是現(xiàn)代科幻小說和電影的最愛,在大眾心理層面產生的效果經常會扭曲了反物質的真實性質,或對使用反物質帶來的后果產生誤解。因此,任何CERN取得的新進展,都可能引發(fā)更多聯(lián)想。
由粒子和反粒子構成的原子很不穩(wěn)定,通常僅能存在不到1微秒。而反氫原子完全由反粒子構成,被認為是穩(wěn)定的,成為精確研究物質?反物質對稱體系的最佳目標。反氫原子和氫原子是否具有同樣的能級?它和重力會怎樣反應?反氫原子在重力作用下會向下落還是向上升,抑或是以其他某種人們想不到的方式?CERN進行的系列實驗正是要回答這些問題。
ALPHA項目研究小組在反質子和正電子結合的時候,將其冷卻以降低能量制造出反氫原子,低能態(tài)讓反氫原子在磁阱中保持一團云狀。在實驗中,研究人員捕獲了309個任意速度的反氫原子,它們在跟各種微量氣體碰撞而徹底湮滅或者得到能量逃出磁阱之前,持續(xù)存在了1000秒時間。
研究人員指出,這意味著ALPHA小組掌握了捕獲更多反氫原子的技術。下一步計劃是冷卻一小群反氫原子,以觀察它們在重力作用下是升還是降,回答有關反物質屬性的關鍵問題之一。
實驗還首次測量了被捕獲反氫原子的能量分布。根據(jù)計算顯示,大部分被捕獲的反氫原子處于基態(tài)。這些研究拓寬了進一步實驗的范圍,包括精確研究CPT(電荷?宇稱?時間反演)對稱、凸顯萬有引力效應的制冷溫度等,也為系統(tǒng)地研究磁阱動力學提供了關鍵工具。
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