據(jù)英國(guó)廣播公司(BBC)近日?qǐng)?bào)道,普通物質(zhì)能吸引宇宙中所有其他物質(zhì),但普通物質(zhì)的另一半反物質(zhì)會(huì)向其施加“反重力”還是排斥力一直是個(gè)未解之謎。現(xiàn)在,美國(guó)科學(xué)家在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志發(fā)表論文指出,他們已經(jīng)準(zhǔn)備好了穩(wěn)定的電子和正電子(電子的反物質(zhì))對(duì),希冀借此揭開(kāi)“反重力”的謎團(tuán)。
物理學(xué)領(lǐng)域的每個(gè)粒子都有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的反粒子,兩者的質(zhì)量、壽命、自旋都相同,但反粒子的所有內(nèi)部相加性量子數(shù)(如電荷、重子數(shù)、奇異數(shù)等)都與粒子大小相同、符號(hào)相反。如果反粒子按照通常粒子那樣結(jié)合起來(lái)就形成了反原子。由反原子構(gòu)成的物質(zhì)就是反物質(zhì)。
現(xiàn)有物理學(xué)認(rèn)為,宇宙誕生伊始曾經(jīng)產(chǎn)生了等量的物質(zhì)與反物質(zhì),但是,兩者一旦接觸便會(huì)相互湮滅抵消,發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量。然而,出于某種原因,當(dāng)今世界主要由物質(zhì)構(gòu)成。正反物質(zhì)的不對(duì)稱(chēng)疑團(tuán),是物理學(xué)界所面臨的一大挑戰(zhàn)。
讓物質(zhì)與反物質(zhì)區(qū)別開(kāi)來(lái)的一個(gè)特征是反物質(zhì)的重力行為。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為,反物質(zhì)被吸引到普通物質(zhì)上。但也有一些科學(xué)家認(rèn)為,反物質(zhì)可能排斥物質(zhì)。物質(zhì)與反物質(zhì)之間究竟是吸引力還是排斥力對(duì)于了解宇宙的起源具有重要的意義,它也有助于解釋為什么宇宙現(xiàn)在膨脹的速度越來(lái)越快?,F(xiàn)在,加州大學(xué)河濱分校的科學(xué)家們正在試圖解決這一問(wèn)題,并且離目標(biāo)越來(lái)越近。
他們已經(jīng)制造出電子?正電子對(duì),電子和正電子都位于對(duì)方穩(wěn)定的軌道周?chē)?,這樣,就得到了電子偶素。由于電子和正電子最終會(huì)湮滅產(chǎn)生光子,因此,電子偶素的半衰期很短。有鑒于此,他們想方設(shè)法讓這些電子和正電子對(duì)不會(huì)相互湮滅,也不會(huì)通過(guò)朝其中注入能量制造出所謂的“里德堡態(tài)”。里德堡態(tài)指的是原子或分子的一種狀態(tài)。在該狀態(tài)下,原子或分子中的一個(gè)電子被激發(fā)到主量子數(shù)較高的軌道。
像汽車(chē)測(cè)試軌道的車(chē)道一樣,粒子如果到達(dá)更高的能量狀態(tài),就會(huì)移入其反粒子周?chē)煌能壍纼?nèi),而且,這些移入新軌道的里德堡電子偶數(shù)原子會(huì)被持續(xù)加速到高能狀態(tài),持續(xù)時(shí)間為十億分之三秒。
該研究團(tuán)隊(duì)希望能擴(kuò)展這一方法,準(zhǔn)備一束人造原子,讓持續(xù)時(shí)間高達(dá)千分之幾秒,同時(shí)觀察它們落下的方式,以此來(lái)研究物質(zhì)和反物質(zhì)之間的相互作用力。
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