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物質和反物質之間有何區別?科學家做了這項實驗

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發表於 2018-10-6 11:44:44 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
來源: 新浪科技

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圖中是歐洲核子研究中心反氫激光物理儀器(ALPHA),該儀器將反質子和正電子(電子的反物質對應物)結合在一起,形成一個反氫原子  新浪科技訊 北京時間10月5日消息,據國外媒體報道,此前不管科學家進行怎樣的測試,反物質的行為就像普通物質一樣。在一項最新研究中,物理學家試圖找到物質和反物質之間的區別,令人感到困惑的是,反物質也是一種物質,但它具有相反電荷和其它差異性特徵,它們就像一個“雙面惡魔”。
  然而令科學家不解的是宇宙中為什麼會物質多於反物質?其原因並不清楚。物理學家在研究反物質版本的氫(被稱為反氫)時並未發現特殊差異,但是他們已經證實比之前更好研究反物質的一種方法。
  物理學家將宇宙中的物質以幾種方式進行分類區別,其中最令非物理學家感興趣的是正常物質與反物質之間的對比。每個粒子都有一個質量相同但電荷相反的反粒子,就像它們的鏡像一樣。在宇宙大爆炸之後,應當存在等量的物質和反物質粒子,當兩者相遇,它們將湮滅成為能量,導致一些所謂“宇宙不應當存”的觀點出現。但是出於某種原因,構成你、我、地球、太陽以及我們現實中所看到的任何事物,基本上都是普通物質。依據歐洲核子研究中心(CERN)數據表明,宇宙中每10億個粒子僅有1個是反物質粒子。
  歐洲核子研究中心物理學家古恩·卡特里(Gunn Khatri)說:“反物質物理研究團體正在試圖找到物質-反物質在不同領域的差異,實驗實現的每一個進步環節都讓我們更接近回答一個問題——‘為什麼反物質數量比普通物質更少?’”
  科學家希望理解反物質在歐洲核子研究中心一種叫做“反質子減速器”工具的應用狀況,該設備製造並減緩質子的反物質對應物。反氫激光物理儀器(ALPHA)將這些反質子和正電子(電子的反物質對應物)結合在一起,形成一個反氫原子。
  一旦研究人員捕獲反氫原子,他們就會像研究普通原子一樣探測它們。在每一輪實驗中,反氫激光物理儀器科學家使用激光脈沖發射500個反氫原子,導致原子的電荷躍遷至更高的能量狀態。之後電荷回落,反氫原子釋放出具有波長特徵的光子,這就是著名的“萊曼-阿爾法躍遷(Lyman-alpha transition)”,天文學領域經常使用該理論研究遙遠天體目標。
  依據發表在《自然》雜志上的研究報告,研究人員測量了釋放的光子,它們基本上與普通氫原子的波長相同。在這一點上,研究人員繼續觀察這些屬性,希望發現看似相近的物質與反物質之間存在的差異。但是這項實驗有第二個重要應用,歐洲核子研究中心反氫激光物理儀器發言人傑弗瑞·漢格斯特(Jeffrey Hangst)說:“我們希望使用這項實驗進行激光反氫原子冷卻,這是首次在實驗中證實新型激光冷卻方法是可行的。”
  物理學家使用激光捕獲和冷卻原子,使其溫度接近絕對零度。該項研究報告指出,觀察電子躍遷至一個能量等級,並在反氫原子的激光脈沖下釋放光子是“決定性的技術步驟”。這表明科學家可能很快就能利用激光冷卻反物質原子,這將使他們能夠執行更精確的測量。比如:反氫激光物理儀器(ALPHA),將很快實現設備升級,允許反氫原子能量等級降低,在該過程中觀察是否它們與重力作用發生交互,而不是與氫原子。這將是另一項重要的測試。



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