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这种物质隐藏着宇宙诞生秘密,科学家激光轰击冲击诺贝尔奖

欧洲核子研究组织(CERN)的科学家们又找到新方法折腾反物质了,希望能解开它乃至整个宇宙的终极秘密。

反物质也许是这个世界最神奇最昂贵的东西。自然界并不存在反物质,因为它一旦产生就会马上找到等量的正常物质同归于尽,把所有质量都转化能量,是宇宙中最狂暴的力量,没有之一,所以世界上所有的反物质原子都是人工制造的,而且数量极其稀少。事实上此时此刻,整个宇宙中很可能连一个反物质原子都没有——由于只能约束在一种叫磁阱的强磁场里,科学家们制造出来的反氢原子很快就会和周围的物质发生湮灭,无法长久保存,目前寿命最长的反物质也仅存活了15分钟。制造反物质还需要强大的粒子加速器,且耗能巨大,目前全地球也没有几台,所以迄今为止,地球上制造出来的反物质原子还只能一个个点数,每次只有十几个,没有任何东西比它更昂贵的了。

但在创世之初,反物质并不罕见,并且一抓一大把,如果你敢去抓的话。事实上大爆炸理论预测,大爆炸应该产生等量的物质和反物质,这意味着它们应该完全湮灭,消失得干干净净,整个宇宙就清净多了。但这么多正常物质却留下来构成了我们的宇宙,我们的身体,喧嚣的尘世,那么对应的反物质去哪儿了呢?宇宙中还存在反物质甚至反物质星球反物质的我们吗?掌握反物质的性质是回答这些问题,了解宇宙如何创生,我们为何存在的第一步。

但说起容易做起难,首先制造反物质就非常困难,得把加速器制造出来的反质子反电子减速,然后在超冷环境中操控它们使之结合在一起形成反原子,然后还只有15分钟时间可供研究。最困难的是,在整个过程中,反质子、反电子、反氢原子还不能接触任何东西,否则就会化作一道小小的闪光,消失在你的面前,让你欲哭无泪。所以制造和操作反物质绝对是这个世界上最具挑战性的工作,没有之一。

日内瓦阿尔法实验室的科学家们经过20多年不懈努力,终于掌握了制造和操作反氢原子的技术,可以用它来研究反物质的性质了。他们想出了一种新办法,用激光来轰击反氢原子,测量它的原子谱线,以观测它和正常氢原子有什么区别,只要找出有任何细微的不同之处,反物质去哪儿的秘密就有望解开,诺贝尔奖也将纳入囊中。这个实验具有前所未有的挑战性,直到最近科学家们才第一次用激光轰击反氢原子并成功进行了测量,但并未发现它的谱线和正常氢原子有什么差异,结果完全符合标准模型。

阿尔法实验室的这次试验首次实现了对反物质光谱的测量及比较,开创了高精度反物质研究的全新时代。科学家们正在想办法努力提高试验精度,希望能进行更精确的测量,看二者是否在更细微的尺度上存在差异。同时他们也在建造一台新的设备,准备给反物质好好称一下体重,看它在重力环境下和正常物质有什么不同。这套设备将在2017年底建成,2018年进行第一次测量,相信又是一次极为艰巨的挑战。不过对反物质再怎么折腾也不为过,因为它很可能隐藏着宇宙诞生的终极秘密。

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