北京時(shí)間1月5日消息,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,歐核中心的科學(xué)家們找到了一條揭開(kāi)反物質(zhì)之謎的新途徑。物理學(xué)家讓一道激光照射在反原子上,觀(guān)察它們的反應(yīng)與原子是否有所不同。這項(xiàng)研究為解決反物質(zhì)之謎帶來(lái)了一線(xiàn)希望。
雖然在宇宙大爆炸中產(chǎn)生的物質(zhì)與反物質(zhì)數(shù)量相同,但今天的宇宙卻主要由物質(zhì)構(gòu)成。目前還沒(méi)有理論能夠解釋為何會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。
反物質(zhì)的制備和捕獲極其困難,因?yàn)樗鼈冊(cè)诮佑|到普通物質(zhì)時(shí)便會(huì)瞬間湮滅。但利用特制的磁陷阱,歐核中心反氫激光物理裝置(ALPHA)項(xiàng)目的科學(xué)家們成功對(duì)反氫原子(即氫原子的反物質(zhì)形式)的特性展開(kāi)了研究。
“我們想弄清的是,物質(zhì)和反物質(zhì)是否遵循相同的、由標(biāo)準(zhǔn)模型規(guī)定的物理法則。”ALPHA項(xiàng)目發(fā)言人杰弗里·漢斯特教授(Prof Jeffrey Hangst)表示。
ALPHA實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驕y(cè)量出反氫原子在頻率經(jīng)過(guò)了精確調(diào)整的激光照射下的反應(yīng)。
科學(xué)家成功捕獲了反氫原子,且將它們控制住的時(shí)間足夠長(zhǎng),以便研究它們的特性。這是一次重大的科學(xué)突破。
宇宙大爆炸應(yīng)該產(chǎn)生了數(shù)量相同的物質(zhì)和反物質(zhì)。
標(biāo)準(zhǔn)模型理論闡述了宇宙的基本組成和它們之間的各種基本力。“反物質(zhì)在宇宙誕生之后就消失了,這一直是一個(gè)未解之謎,因此我們對(duì)反物質(zhì)總是格外重視。”漢斯特教授補(bǔ)充道。ALPHA團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中介紹了他們測(cè)量到的反氫原子在頻率經(jīng)過(guò)了精確調(diào)整的激光照射下的反應(yīng)。
“我們用了同一種‘顏色’的光線(xiàn)照射反氫原子和氫原子,觀(guān)察它們的反應(yīng)是否相同。而到目前為止,答案都是肯定的。”漢斯特教授介紹道。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),反氫原子的表現(xiàn)與普通氫原子沒(méi)有任何區(qū)別,完全符合標(biāo)準(zhǔn)模型理論。
“我們希望仔細(xì)研究一下和我們熟知的物質(zhì)系統(tǒng)規(guī)模相當(dāng)?shù)姆次镔|(zhì)系統(tǒng)。氫是最基本的原子之一,有著約200年的研究歷史,我們對(duì)它了解得一清二楚。因此,將反氫原子和氫原子進(jìn)行比較真的很有意思。這就是我們項(xiàng)目的研究目標(biāo)。”
該團(tuán)隊(duì)希望今后能進(jìn)一步提高測(cè)量的精確度。“測(cè)量的精確度無(wú)論目前還是將來(lái)都非常關(guān)鍵。我們現(xiàn)在的精確度能達(dá)到10的負(fù)10次方,而我們希望將來(lái)能達(dá)到10的負(fù)15次方。”ALPHA項(xiàng)目發(fā)言人指出。
氫原子和反氫原子的特性哪怕有一點(diǎn)點(diǎn)微小的區(qū)別,都會(huì)打破基本物理法則,也許還能幫助我們理解宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)的失衡狀態(tài)。該研究團(tuán)隊(duì)還想通過(guò)其它方法研究反物質(zhì)。“我們正在打造一臺(tái)新機(jī)器,利用它來(lái)研究引力,并觀(guān)察如果你讓一些反物質(zhì)掉落下來(lái)、會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象。我們正需要做這樣的實(shí)驗(yàn)。”
這臺(tái)機(jī)器名叫ALPHA-g,預(yù)計(jì)將于2017年底之前建成,并于2018年投入使用。
在取得此次最新研究結(jié)果之前,ALPHA團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了多年的努力,如研發(fā)出用于操控超低溫反質(zhì)子和正電子(電子的反物質(zhì)形式)的技術(shù),捕獲了反氫原子,以及探測(cè)出了可用于實(shí)驗(yàn)的、數(shù)量極少的反原子等等。
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