人类首次大批制造反物质 对探索基本粒子有重要意义

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(http://www.epochtimes.com)
【大纪元9月24日讯】近日,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

  北京晨报9月22日消息,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。

  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。
(http://www.dajiyuan.com)

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