英国《自然》杂志网站17日发表研究报告称,欧洲核研究中心(CERN)的科学家们成功创造了多个反氢原子,并利用磁场使它们存在“更长的时间”。这是科学家第一次成功“抓住”反物质原子。
氢原子是最简单的原子,只有一个质子和一个电子。事实上,欧洲核子研究中心早在 1995 年就首次产生了反氢原子,但它们只存在了几微秒,就与周围环境中的正氢原子发生碰撞并湮灭。这一次的突破是,在产生了几个反氢原子之后,他们首次在特殊磁场的帮助下成功地使它们存在了“更长的时间”——大约 0.17 秒。
这个时间听起来还很短,但是对于科学家来说反物质弹哪个国家有,这个时间段是非常难得的,有可能对反氢原子进行更深入的观察和分析。因此,这一结果被视为物理学领域的重大突破,将极大地推动反物质的研究。
直到今天,反物质仍然是物理学的一大谜团。我们周围的物质是正物质,它由原子和中性中子组成,原子由带正电的质子和带负电的电子组成。相反,由带负电的质子和带正电的电子组成的物质是反物质。反物质遇到物质就会湮灭,所以虽然目前的理论认为宇宙是从大爆炸中诞生的,物质和反物质的数量相等,但在宇宙中很难找到反物质。因此,寻找和研究反物质成为物理学领域的热点和难点。新华网
星际迷航可以掉落“魔法”
在美国科幻电影《星际迷航》中,宇航员使用反物质作为星际飞船的燃料。在美国作家丹布朗的畅销小说《达芬奇密码》的同伴《天使与恶魔》中,犯罪集团试图从欧洲核子研究中心窃取反物质以炸毁整个梵蒂冈城。
反物质是正常物质的相反状态,它非常不稳定,几乎不存在于自然界中。八年前,研究人员在实验室制造了反物质,但反物质一接触容器壁就立即湮灭了。如果你不能掌握它,你就不能深入研究它。
英国《自然》杂志网站17日发布报道称,欧洲研究人员在科学史上首次成功“捕捉”到微量反物质。
第一次“抓”,巧妙设置“磁瓶”战胜湮灭
研究人员于 2002 年在真空中创造了一个反氢原子,但它在创造后不到片刻就湮灭了。现在,欧洲核子研究中心的研究人员第一次设法“抓住”了这种反物质。
由于反物质在接触容器壁时会消失,因此研究人员使用特殊的磁场来捕获反物质。
谈到这种无形无形的捕获方式,丹麦奥胡斯大学教授 Geoff Hangst 告诉 BBC,反氢原子有“一点磁性”,“你可以把它们想象成指南针,可以通过使用磁场。我们制造了一个强大的“磁瓶”并在其中制造反物质。”
另外,反氢原子不能移动太快,否则很难被捕获。Hangst所在的研究团队花了五年时间试图将反氢原子的温度降低到0.5开尔文,相当于负272.65摄氏度,接近绝对零,从而使反氢原子的温度可以降低到低能态。
“如果它们不移动得太快,它们就会‘被抓住’,”亨特说。
理论上,500克反物质超过氢弹
在畅销书《天使与恶魔》中,丹·布朗将反物质描述为人类已知的最强大的能量来源。它可以100%效率释放能量,无污染、无辐射,一个小小的“水滴”就能维持纽约一整天所需的能量。
理论上,不到500克的反物质比世界上最大的氢弹更具破坏性。
然而,研究人员第一次在五分之一秒内捕获了 38 个反氢原子。这么多的反物质不足以让一个 100 瓦的灯泡发光十亿分之一秒,更不用说作为猛烈的爆炸物了。
亨特教授解释说,研究人员掌握了反物质捕获技术后,未来可以“微调”具体的操作程序,有望在足够长的时间内产生足够数量的反物质,为进一步发展打开大门。研究。
前景可以帮助解开宇宙起源之谜
爱因斯坦预言了反物质的存在。根据物理学家的假设,在宇宙之初,产生了等量的物质和反物质,一旦两者接触,就会相互湮灭、相互抵消,从而产生爆炸和巨大的能量。
然而,由于某种原因,今天的世界主要由物质组成,而反物质似乎根本不存在于自然界中。正负物质不对称问题是物理学界面临的重大挑战。
反物质的发现让人们想起了上个世纪许多未解之谜,其中最著名的就是“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,一颗“火球”从天而降,大片原始森林瞬间化为灰烬。至于爆炸的原因,有人猜测是小行星撞击,也有人猜测是反物质造成的“湮灭”。
深入研究反物质是解开宇宙起源之谜的重要组成部分。
“我们想知道物质和反物质之间是否存在一些我们不知道的差异,”亨特说,“也许在更基本的层面上,也许与宇宙起源的一些高能活动有关。”
“这就是为什么能够‘捕捉’它们(反物质)如此重要,因为我们需要时间来研究它们。”
术语表:反物质
反物质是一种在自然界中找不到的物质形式,除了短暂的少量(例如,由于放射性衰变或宇宙射线等现象)。在粒子物理学中,反物质是反粒子概念的延伸,而反物质是由反粒子构成的,就像普通物质是由普通粒子构成的一样。物质和反物质结合,就像粒子和反粒子结合一样,导致两者湮灭并释放高能光子或伽马射线。1932年美国物理学家卡尔·安德森通过实验证实了正电子的存在。随后发现了自旋相反的负质子和反中子。
反质子、反中子和反电子结合形成反原子反物质弹哪个国家有,如质子、中子和电子。由反原子构成的物质是反物质。当你照镜子时,如果镜子里的你真的存在并出现在你面前呢?科学家们已经考虑到这一点,他们称镜中的你为“反你”。科学家们想象有一个非常遥远的世界与我们的世界非常相似。这将是一个由反星、反房屋、反食物和一切反物质组成的反世界。反物质与正常物质相反,正常物质是宇宙的主要部分。
【删改说明:本站编辑对本文略有删改】