人類首次大批製造反物質 對探索基本粒子有重要意義

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(http://www.epochtimes.com)
【大紀元9月24日訊】近日,在世界各地9個研究所﹑39名科學家的通力合作下﹐歐洲核子研究中心近日已成功製造出約5萬個低能量狀態的反氫原子﹐這是人類首次在受控條件下大批量製造反物質

  北京晨報9月22日消息,總部設在瑞士日內瓦的歐洲核子中心的相關報告18日由英國《自然》雜誌在其網站發表。參與研究的科學家說﹐這是反物質研究的“一個重要里程碑”。報告說﹐科學家先在粒子加速器中使原子和質子相撞﹐製造出反質子﹐通過反質子減速器把它的速度降到光速的十分之一左右﹐然後用電磁場的“陷阱”將反質子束縛起來﹐使其速度進一步降到光速的百萬分之幾。另一方面﹐科學家收集放射性同位素衰變釋放的正電子﹐也用電磁場陷阱使其減速。隨後﹐他們把速度較低的反質子與正電子在另一個電磁場“陷阱”中混合。

  如果反質子與正電子結合﹐正負電荷抵消﹐就會形成不帶電的反氫原子﹐電磁場無法對它起作用。這樣﹐反氫原子就脫離磁約束區域﹐撞擊在金屬電極上﹐其中的反質子和正電子分別與物質中的質子和電子湮滅。如果人們在同一地點﹑同一時刻觀察到質子—反質子和電子—反電子湮滅的跡象﹐就可以確定有一個反氫原子湮滅了。

  科學家說﹐使用這種方法﹐每秒鐘能觀察到幾個反氫原子湮滅。從8月份開始﹐他們觀測到反氫原子生成的最初跡象﹐估計整個試驗至今共產生出了5萬個反氫原子。科學家認為﹐能夠大量地製造反氫原子﹐對準確比較物質與反物質的差別﹑解答宇宙構成等問題將有重要意義。

  什麼是反物質﹖

  反物質就是由反粒子組成的物質﹐所有的粒子都有反粒子。例如氫原子由一個帶負電的電子和一個帶正電的質子構成﹐反氫原子則與它正好相反﹐由一個帶正電的正電子和一個帶負電的反質子構成。物質和反物質相遇後會湮滅﹐釋放出大量能量﹐在很多科幻片中這些能量都被用于進行宇宙發射等。王艷紅

  為什麼研究反物質﹖

  對反氫原子的研究﹐將給物理學和宇宙學的一些基礎問題帶來新啟發。例如宇宙大爆炸理論認為﹐宇宙誕生時﹐從虛無中產生了相等數量的物質和反物質。但人們觀察到的宇宙中﹐物質顯然佔絕對的主導地位﹐那些反物質去哪裡了呢﹖如果發現反氫原子與氫原子在物理規律上並不完全對等﹐可能有助于解開這個疑點。

  物理學中有一個稱為CPT守恆(電荷—宇稱—時間守恆)的假設﹐根據這個假設﹐如果把基本粒子的電荷﹑宇稱兩個性質都換成相反的﹐並倒轉時間箭頭﹐所得到的粒子將與原來的粒子遵循同樣的物理規律。例如﹐氫原子和反氫原子的光譜﹑對引力的反應都應該相同。科學家認為﹐製造出大量反氫原子﹐有助于驗證CPT守恆假設的正確性和宇宙標準模型的普適性。
(http://www.dajiyuan.com)

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