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欧洲核子研究中心:解读反物质的神奇“捕捉”

来源:新华网
2010年11月18日12:59
  新华网北京11月18日电 反物质研究又向前迈进“一小步”!欧洲核子研究中心17日宣布,首次将实验室制造出的反氢原子“捕捉”,使其存在了“较长时间”。

  存在时间是关键

  实际上,早在1995年,欧洲核子研究中心就首次制造出了9个反氢原子。但反氢原子只要与周围环境中的正氢原子相遇就会湮灭,因此实验室中造出来的反氢原子稍纵即逝,科学家们根本无从研究它的真面目。2002年,欧洲核子研究中心的实验进一步表明,反氢原子可以大量制造,但如何让它们存在时间长一点仍是难题。

  因此,这次实验成果的突破就在于,人工制造的38个反氢原子存在了大约0.17秒。这个时间在普通人看来也许仍然非常短,但对于科学家来说,已经比先前有了实质性的延长,足够他们进行较为深入的观察和研究。

  利用磁场作“陷阱”

  欧洲核子研究中心介绍说,这次之所以能够将反氢原子捕获长达0.17秒,要归功于一种特殊的磁场。在实验室中,反氢原子是在真空环境里制造出来的,正常情况下瞬间就会与正物质发生湮灭并消失。而这个强大而复杂的磁场会像陷阱一样“拖延时间”,使反氢原子与正物质的接触稍作延缓。

  实验显示,利用这种磁场,可以将“牵制”反氢原子的时间延长到十分之一秒的量级,这对于观察研究反氢原子来说已经“足够长”。最终,欧洲核子研究中心在制造出的数以千计的反氢原子中,成功地使其中的38个存在了大约0.17秒。

  反物质的“神秘身份”

  反物质是目前科学领域最大的谜团之一。正物质的原子由带正电的质子和带负电的电子以及中性的中子组成。与此相反,由带负电的质子和带正电的电子组成的就是反物质。正物质和反物质相遇后会湮灭。

  按照现行理论,宇宙大爆炸之初,产生了等量的正物质和反物质。但现实情况是,我们的世界由正物质组成——反物质似乎莫名消失了,至少到现在仍然无法直接观测到它的存在。

  欧洲核子研究中心称,反物质就像是“宇宙的镜子”。科学家们早就开始种种尝试寻找反物质,以期比较反物质和正物质的区别,解开反物质之谜,进而更好地理解宇宙的诞生和演化。

  科学家们研究反物质,之所以选择氢原子入手,是因为氢原子只包含一个质子和一个电子,是最简单的原子,因此被看做是物理学领域最佳的研究对象。

  反物质研究的重要一步

  尽管这只是在实验室中制造并短暂捕捉到反物质原子,但科学界仍然欢欣鼓舞,认为这是物理学领域的一次突破,距离反物质的“真相”又“近了一步”。

  刊登这一研究成果的英国《自然》杂志称,成功“捕捉”反氢原子后,通过比较反物质和正物质,科学家们就可以测试粒子物理学“标准模型”中最核心的基本对称理论。

  欧洲核子研究中心主任罗尔夫霍伊尔在17日发布的一份新闻公报中说,“这是反物质研究领域的重要的一步。”
(责任编辑:曾安能)
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