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人类首次捕获反物质 500克反物质能量可超过氢弹

英国《自然》杂志网站17日刊登研究报告说,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家成功制造出多个反氢原子,并利用磁场使其存在了“较长时间”。这是科学家首次成功“抓住”反物质原子。

氢原子是只有一个质子和一个电子的最简单的原子。实际上,欧洲核子研究中心早在1995年就第一次制造出了反氢原子,但只能存在几个微秒的时间,就与周围环境中的正氢原子相碰并湮灭。此次的突破之处在于,制造出数个反氢原子后,借助特殊的磁场首次成功地使其存在了“较长时间”——约0.17秒。

这个时间听起来似乎仍然很短,但对于科学家来说,这个时间长度已十分难得,可以对反氢原子进行较为深入的观测和分析。因此,这一成果被看作是物理学领域的一大突破,将大大推动有关反物质的研究。

反物质至今都是物理学领域的一大谜团。我们周围环境中的物质是正物质,它由原子组成,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物质就是反物质。反物质只要和正物质相遇就会湮灭,因此虽然现行理论认为宇宙从大爆炸中诞生时产生了等量的正物质和反物质,但我们很难在宇宙中找到反物质。寻找和研究反物质因此也成为物理学领域的热点和难点。新华网

星际迷航可降“魔”

在美国科幻片《星际迷航》里,宇航员把反物质用作星际飞船燃料。而在美国作家丹·布朗畅销小说《达·芬奇密码》的姊妹篇《天使与魔鬼》中,犯罪集团企图从欧洲核子研究中心盗取反物质,用以炸毁整座梵蒂冈城。

反物质,正常物质的反状态,极不稳定而几乎不存在于自然界。研究人员8年前在实验室里制成反物质,但这些反物质一接触容器壁便瞬息湮灭。抓不住,便无从加以深入研究。

英国《自然》杂志网站17日发布报告,欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质。

首次“抓住” 巧设“磁瓶”克服湮灭

研究人员2002年在真空环境里造出反氢原子,但造出后不到片刻便已湮灭。如今,欧洲核子研究中心研究员首次成功“抓住”这种反物质。

鉴于反物质接触容器壁后便即消失,研究人员利用特殊磁场对反物质加以捕获。

谈及这种看不见、摸不着的捕捉方式,丹麦奥胡斯大学教授杰夫·杭斯特告诉英国广播公司(BBC)记者,反氢原子具有“少许磁性”,“你可以把它们想象成罗盘指针,能够利用磁场探知它们的存在。我们制成一只强有力的‘磁瓶’,在里面造出反物质”。

另外,反氢原子运动速度不能太快,否则便难以捕获。杭斯特所在研究团队花费5年时间,设法让反氢原子温度降至0.5开氏度,相当于零下272.65摄氏度、即接近绝对零度,使反氢原子处于低能量状态。

“如果它们运动得不至于太快,那么就算被‘抓住’了,”杭斯特说。

理论测算 500克反物质超过氢弹

丹·布朗在畅销书《天使与魔鬼》中把反物质描述成人类目前所知威力最大的能量源。它能以百分之百的效率释放能量,不造成污染,不产生辐射,一小“滴”便可维持美国纽约全天所需能量。

从理论上说,不到500克反物质的破坏力超过世界上最大氢弹的威力。

不过,研究人员首次捕获的成果为38个反氢原子,持续时间为五分之一秒。这等数量的反物质不足以让一只100瓦灯泡发光二十亿分之一秒,更别提用作剧烈炸药。

杭斯特教授解释道,研究人员掌握捕获反物质技术后,今后可在具体操作程序层面加以“微调”,便有望制成数量足够多、保存时间足够长的反物质,为进一步研究打开一扇门。

前景展望 有助破解宇宙起源之谜

爱因斯坦预言过反物质的存在。按照物理学家假想,宇宙诞生之初曾经产生等量的物质与反物质,而两者一旦接触便会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。

然而,出于某种原因,当今世界主要由物质构成,反物质似乎压根不存在于自然界。正反物质的不对称疑难,是物理学界所面临的一大挑战。

反物质的发现,使人们联想上世纪许多不解之谜,其中最为著名的莫过于“通古斯大爆炸”。1908年6月30日凌晨,俄罗斯西伯利亚通古斯地区遭遇从天而降的“火球”,大片原始森林顷刻化为灰烬。至于爆炸起因,一些人推断是小行星撞击,一些人猜想是反物质所致“湮灭”。

深入研究反物质,是解开宇宙起源之谜的重要环节。

“我们希望查明,物质与反物质之间是否存在某些我们尚不知道的区别,”杭斯特说,“这种区别或许存在于更基本层面,或许牵连宇宙起源时某些高能量活动。”

“这就是为什么能够‘抓住’它们(反物质)是这般重要,因为我们需要时间研究它们。”

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格格物
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