首页 我的图书馆 个图VIP
迄今最精确质子磁矩数据测得 精确度可达到10亿分之3

2014-06-01

迄今最精确质子磁矩数据测得 精确度可达到10亿分之3
来源:中国科技网-科技日报作者:陈丹2014年05月31日 00:37
[导读] 据《自然》杂志5月30日(北京时间)报道,在所掌握的这项测量质子磁矩(描述微观粒子磁性的物理量)的技术,精确度可达到10亿分之3。这项研究对于验证物质—反物质对称性来说是一个重要成果。
原标题:迄今最精确质子磁矩数据测得

是验证物质—反物质对称性的一个重要成果

科技日报讯(记者陈丹)物理学家们在试图揭开宇宙反物质失踪之谜的实验中,以前所未有的精确度测量出了质子内在固有的磁力。据《自然》杂志5月30日(北京时间)报道,他们所掌握的这项测量质子磁矩(描述微观粒子磁性的物理量)的技术,精确度可达到10亿分之3。这项研究对于验证物质—反物质对称性来说是一个重要成果。

反物质是物质的镜像,二者的一些关键属性完全相反,它们在相遇的一瞬间会湮灭并释放出高能光子。物理学家认为,宇宙大爆炸时产生了等量的反物质和物质,然而,现在的宇宙中只剩下物质,反物质不知所踪,这便成为了一个未解难题。

研究报告的合著者、德国美因茨约翰尼斯·古腾堡大学物理学家安德里亚斯·莫塞尔说,质子和反质子磁矩之间的任何差异,都可揭示早期宇宙的不对称性,从而解释为何物质“占了上风”。他表示:“按照物理学目前的理解,这两个值应该是相等的。”

质子的磁矩来自其基本的量子属性——自旋,它会使质子表现得像一个具有北极和南极的磁棒。当置身于外部磁场中时,质子的自旋既能与磁场一致,也能翻转与磁场相对。通过观察单个质子在这两种状态之间的翻转,研究人员能够计算出质子的磁矩。

他们让一个质子悬浮在一个陷阱中,并施加磁场使其翻转;接着再将质子推入具有磁场梯度的第二个阱中,然后测量它的微小振动,以确定其自旋的取向。通过在两个阱中来回发送质子,研究团队能够非常精确地测出磁场诱导质子翻转的频率,从而计算出质子的磁矩。这一结果比哈佛大学物理学家杰拉尔德·加布里埃尔斯在2012年所作出的最好直接测量要精确760倍;比42年前利用间接手段获得的最接近数据精确3倍。

日本东京大学物理学家、欧洲核子研究中心低速反质子原子光谱和碰撞(ASACUSA)实验发言人早野隆吾(音译)称,这项研究“显然是一个突破”。但他同时表示,这仅仅是个开始,“他们会希望能用同样的方法、以类似的精度水平来测量反质子”。

作为欧核中心反氢陷阱(ATRAP)实验的一部分,加布里埃尔斯的团队已经测量出了反质子的磁矩,但并未发现质子与反质子的差异。莫塞尔的团队有望提高测量精度,他们计划加入欧核中心的重子反重对称性实验(BASE),利用其反物质制造设备开展研究。待欧核中心的反质子减速器于今年夏天重新启动,ATRAP、BASE和其他三个研究小组将使用它,展开一场寻找物质和反物质之间微小差异的竞赛。

这些实验也将探索物质和反物质之间其他基本属性的差异,包括反氢原子和氢原子的电磁辐射光谱及质量的差异。早野说,即使是最细微的不同,都将对物理学基本的CPT(电荷—宇称—时间反演)对称性理论产生“釜底抽薪”的影响。

总编辑圈点:

从某种意义上说,相对是存在的前提。一种事物之所以成为自己,就在于另一种能够反衬前者独特属性的事物存在。因而可以说,人类寻找反物质的意义,不仅仅只囿于物理学的一项课题,更是在找寻自身乃至整个物质世界存在的依据。如今质子磁矩等领域的进展,正推动科学家不断跳出CPT对称性之类物质世界规则的束缚,用“正面”的方法,一点点拼凑出反物质这个触不到的“反面”。从1到760倍,从质子到原子,这种积极的速率一旦得以延续,那么人类最终勾勒出反物质清晰面目的日子,必将不会遥远。

本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报
下载APP,好文好书随时看
来自:yangmill  > 技术
举报
[荐]  原创奖励计划来了,万元大奖等你拿!
猜你喜欢
类似文章
CERN物理学家得出结论,宇宙不应该存在!
这个宇宙,本不该存在?
反物质表明:宇宙不应该存在
【觉醒探索】宇宙不应该存在?世界顶尖科学家们解释为什么我们的宇宙一旦出现就不会毁灭自己
《宇宙的本质和奥秘》之十三---- 反物质
宇宙本不该存在:顶尖科学家难以解释为何宇宙没在诞生之时毁灭
更多类似文章 >>
生活服务
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!