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科学家首次测量反氢原子 揭示反物质特性

反氢原子对激光作出反应。(CERN视频截图)

反氢原子对激光作出反应。(CERN视频截图)

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【大纪元2016年12月20日讯】(大纪元记者张秉开编译报导)欧洲核子研究中心(CERN)首次测量反氢原子的性质,发现目前的标准模型理论仍可描述反氢原子的物理学特性。

《自然》(Nature)杂志12月20日报告,这是科学家首次测量反物质氢原子对特定频率雷射的反应。科学家使用雷射捕获反氢原子(即氢原子的反物质)后,在100亿精准度级别的条件下测量了它的性质,发现其特性和氢原子是一致的。

BBC12月20日报导,该中心阿尔法试验小组(Alpha experiment)的杰弗理‧亨斯特(Jeffrey Hangst)教授解释,这个实验的目的是观测在标准模型的前提下,同一个物理规律是否可以描述正反物质的特性。他说:“因为我们知道反物质在宇宙产生后神秘地消失了,所以我们总是尝试非常小心地观察反物质。”

目前认为,宇宙物质分为正反两种,两者各占一半。但是目前为止,科学家发现反物质似乎极少,宇宙基本是物质,因此这种物质比例不协调是科学未解之谜之一。而且生成反物质极难从实验室中制取和捕捉,因为湮灭而消失,即反物质遇到(正)物质时变成光的现象。

亨斯特教授说:“我们尝试用相同‘颜色’的光去照射一个反氢原子,也照射氢原子,观察它们是否有相同的反应。”实验人员根据标准模型分析观测数据,看到反氢原子和氢原子的反应方式是相同的。亨斯特教授表示,氢原子是最基本的原子,200年来一直用于各种研究。

反氢原子对激光作出反应的机制模式图。(CERN视频截图)
反氢原子对激光作出反应的机制模式图。(CERN视频截图)

据报导,目前尚未发现标准模型的理论不能描述反氢原子的性质。一旦发现标准模型不适用,整个物理学将发生根本改变。

科学家还表示,将继续提高测量精度,从目前的100亿精度级别提高至1000兆,而且将使用其它方法研究反物质。

《科学》(Science)12月20日报导,科学界一直尝试测量反氢原子吸收雷射时的反应情况,并借此来检测爱因斯坦110年前提出的狭义相对论

美国印第安纳大学的理论物理学家阿兰‧高斯莱基( Alan Kostelecky)认为,该实验意义重大,“结果极佳”。高斯莱基未参与该研究,但是他表示该实验的结果研究证实狭义相对论正确,而且他解释研究狭义相对论的方法不止这一种,还可以比较K中介子(meson)。

德国美茵茨大学(Johannes Gutenberg University)的光谱学家兰道夫伯勒(Randolf Pohl)在《科学美国人》(Scientific American)上对此试验的成功表示惊喜:“哇!这些人经过这么多年的努力,终于成功观察到反氢原子的光谱特征,在原子研究领域中具有里程碑意义。”

科学家明年将再次观测反氢原子,进一步研究其性质。#

责任编辑:叶紫微

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2016-12-20 10:23 AM
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