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欧洲核子研究中心的ALPHA实验首次成功捕获反物质

  北京时间11月18日消息,欧洲核子研究中心(CERN)科学家宣布,在最新实验中首次成功捕获反物质,取得了重大的物理学突破。

  在《星际迷航》系列电视和电影中,反物质被用于驱动科克船长乘坐的宇宙飞船进行太空之旅。如今,科学家表示他们首次捕获了存在于现实世界的反物质样本。一个由英国和其他国家物理学家组成的科研小组在一项惊人的科学突破中,在实验室中瞬间“捕捉”了38个反氢原子。

  虽然这次实验不可能令科学家研制出曲速引擎飞行器(Warp Engine)、反物质驱动装置,或是找到比《星际迷航》光速旅行更快的旅行方式,但却有可能揭开宇宙起源之谜。反物质就是正常物质的镜像,正常原子由带正电荷的原子核构成,核外则是带负电荷的电子。但是,反物质的构成却完全相反,它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。当物质和反物质相撞,它们会立即相互湮没,释放出能量。

  自英国物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)最早提出反物质存在理论以来,反物质就一直是科幻小说和电影的主题。在电视和电影系列《星际迷航》中,反物质反应堆驱动“企业”号进行太空之旅,而在丹·布朗畅销小说《达芬奇密码》姊妹篇《天使与魔鬼》改编而成的同名电影中,藏匿在罗马的反物质炸弹更是成为电影的主线。

  从理论上讲,1磅(约合450克)反物质的破坏力超过当量最大的氢弹。不过,制造和保存微量反物质是一件非常困难和耗资巨大的事情,用于制造超级武器的前景更是距离现实非常遥远。

  在刊登于最新一期《自然》杂志上的最新研究中,欧洲核子研究中心的科学家使用反氢激光物理仪器(简称ALPHA),冷却带负电荷的反质子(氢原子核的镜像),将其挤压至长20毫米、宽1.4毫米的火柴棍大小的云状物中,这些粒子云接着被导入类似的正电子(反物质电子)云中。两种粒子结合形成反氢原子,最终,磁场在六分之一秒内成功捕捉到反氢原子。

  卡尔加里大学物理学与天文学系主任罗布·汤普森教授说:“这是一项重要发现,可能有助于实施一些实验,使我们对当前物理学的基本看法产生巨大变化,证实我们当前了解到的知识。我们捕捉了大约38个原子,数量相当少,连一杯咖啡都热不了,更别提驱动《星际迷航》中的星舰‘企业’号了。现在,我们可以启动下一步工作,使用工具去对这些原子进行研究。”

  共有42位研究人员参与了ALPHA实验。这些实验或许有助于科学家揭开有关宇宙最难解的谜团之一。科学家认为,当宇宙在137亿年前诞生于大爆炸时,这个事件产生了相同数量的物质和反物质。然而,今天,宇宙完全被正常物质所占据。科学家长期以来就想弄清楚消失的反物质究竟去了哪里。

  英国斯旺西大学教授麦克·查尔顿说:“氢原子是所有原子中结构最简单的,反氢是可以在实验室最容易制造的反物质类型。深入了解它将有助于揭开已知宇宙由物质而非反物质构成的几乎所有谜团。”英国理论物理学家保罗·狄拉克在20世纪50年代最早预测了反物质的存在。

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