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這種物質藏著宇宙誕生秘密,科學家激光轟擊欲沖諾獎


這種物質藏著宇宙誕生秘密,科學家激光轟擊欲沖諾獎



歐洲核子研究組織(CERN)的科學家們又找到新方法折騰反物質了,希望能解開它乃至整個宇宙的終極秘密。

反物質也許是這個世界最神奇最昂貴的東西。自然界並不存在反物質,因為它一旦產生就會馬上找到等量的正常物質同歸於盡,把所有質量都轉化能量,是宇宙中最狂暴的力量,沒有之一,所以世界上所有的反物質原子都是人工製造的,而且數量極其稀少。事實上此時此刻,整個宇宙中很可能連一個反物質原子都沒有——由於只能約束在一種叫磁阱的強磁場里,科學家們製造出來的反氫原子很快就會和周圍的物質發生湮滅,無法長久保存,目前壽命最長的反物質也僅存活了15分鐘。製造反物質還需要強大的粒子加速器,且耗能巨大,目前全地球也沒有幾台,所以迄今為止,地球上製造出來的反物質原子還只能一個個點數,每次只有十幾個,沒有任何東西比它更昂貴的了。



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但在創世之初,反物質並不罕見,並且一抓一大把,如果你敢去抓的話。事實上大爆炸理論預測,大爆炸應該產生等量的物質和反物質,這意味著它們應該完全湮滅,消失得乾乾淨淨,整個宇宙就清凈多了。但這麼多正常物質卻留下來構成了我們的宇宙,我們的身體,喧囂的塵世,那麼對應的反物質去哪兒了呢?宇宙中還存在反物質甚至反物質星球反物質的我們嗎?掌握反物質的性質是回答這些問題,了解宇宙如何創生,我們為何存在的第一步。

但說起容易做起難,首先製造反物質就非常困難,得把加速器製造出來的反質子反電子減速,然後在超冷環境中操控它們使之結合在一起形成反原子,然後還只有15分鐘時間可供研究。最困難的是,在整個過程中,反質子、反電子、反氫原子還不能接觸任何東西,否則就會化作一道小小的閃光,消失在你的面前,讓你欲哭無淚。所以製造和操作反物質絕對是這個世界上最具挑戰性的工作,沒有之一。



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日內瓦阿爾法實驗室的科學家們經過20多年不懈努力,終於掌握了製造和操作反氫原子的技術,可以用它來研究反物質的性質了。他們想出了一種新辦法,用激光來轟擊反氫原子,測量它的原子譜線,以觀測它和正常氫原子有什麼區別,只要找出有任何細微的不同之處,反物質去哪兒的秘密就有望解開,諾貝爾獎也將納入囊中。這個實驗具有前所未有的挑戰性,直到最近科學家們才第一次用激光轟擊反氫原子並成功進行了測量,但並未發現它的譜線和正常氫原子有什麼差異,結果完全符合標準模型。


阿爾法實驗室的這次試驗首次實現了對反物質光譜的測量及比較,開創了高精度反物質研究的全新時代。科學家們正在想辦法努力提高試驗精度,希望能進行更精確的測量,看二者是否在更細微的尺度上存在差異。同時他們也在建造一台新的設備,準備給反物質好好稱一下體重,看它在重力環境下和正常物質有什麼不同。這套設備將在2017年底建成,2018年進行第一次測量,相信又是一次極為艱巨的挑戰。不過對反物質再怎麼折騰也不為過,因為它很可能隱藏著宇宙誕生的終極秘密。

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