反物質(zhì)與普通物質(zhì)有何區(qū)別?目前還看不出來
據(jù)國外媒體報道,不管研究人員做多少次嘗試,似乎都找不到物質(zhì)與反物質(zhì)之間的區(qū)別。物理學(xué)家試圖通過一項新研究尋找物質(zhì)與反物質(zhì)之間的不同之處。反物質(zhì)也是一種物質(zhì),但電荷與普通物質(zhì)相反,還可能存在其它區(qū)別,就像普通物質(zhì)“邪惡的雙胞胎”。但令人納悶的是,宇宙中的物質(zhì)遠多于反物質(zhì),而原因我們尚不清楚。
圖為歐核中心的ALPHA反氫激光物理儀器 此次物理學(xué)家在研究氫的反物質(zhì)、即反氫時,并未找到他們預(yù)期中的差別,但找到了一種研究反物質(zhì)的新方法,比之前的任何方法都要出色。 對于宇宙中的物質(zhì),物理學(xué)家有幾種不同的歸類方法。但其中最令我們這些普通人好奇的,還是“物質(zhì)-反物質(zhì)”的分類。該理論認為,每個粒子都擁有一個質(zhì)量相同、但電荷相反的反粒子,就像它的鏡像一樣。在宇宙大爆炸剛剛發(fā)生后,宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)粒子的數(shù)量應(yīng)當(dāng)完全相等。兩者相遇后,便會瞬間湮滅、并釋放出能量。因此有人甚至得出了“宇宙不應(yīng)該存在”的結(jié)論。但不知為何,構(gòu)成你、我、地球、太陽、乃至我們所見萬物的粒子,幾乎全都是普通粒子。據(jù)歐核中心指出,宇宙中每10億個粒子中,只有1個為反粒子。 “反物質(zhì)物理學(xué)界一直想找到物質(zhì)與反物質(zhì)之間的區(qū)別。”歐核中心的古恩·卡特里(Gunn Khatri)指出,“但每一步都帶領(lǐng)我們朝回答另一個問題更進一步:‘為什么反物質(zhì)比普通物質(zhì)少這么多呢?’” 為更好的認識反物質(zhì),科學(xué)家將歐核中心的反質(zhì)子減速器作為研究工具。反質(zhì)子減速器能夠產(chǎn)生反質(zhì)子,并減慢其運動速度。反氫激光物理儀器(ALPHA)再將這些反質(zhì)子與正電子相結(jié)合,組成一個反氫原子。研究人員設(shè)法固定住反氫原子后,便可以用研究普通原子的方式對其進行分析。在每輪實驗中,反氫激光物理儀器會用激光脈沖發(fā)射出500個反氫原子,使原子中的電子躍遷至更高能級。接著,這些電子再躍回較低能級,反氫原子便會釋放出帶有標(biāo)志性波長的光子。這就是著名的萊曼-阿爾法躍遷(Lyman-alpha transition),常被天文學(xué)家用來研究極遠處的天體。 研究人員對發(fā)射出的光子進行了測量,發(fā)現(xiàn)它們的波長與普通氫原子發(fā)射的完全相同。研究人員原期望找到一些反物質(zhì)與物質(zhì)的不同之處,但卻發(fā)現(xiàn)它們毫無分別。不過,這項實驗還有第二項重要用途:“我們想用它對反氫實施激光冷卻。”歐核中心反氫激光物理儀器發(fā)言人杰弗里·漢斯特(Jeffrey Hangst)表示。這項研究首次證明,歐核中心的新激光冷卻法在實驗中完全可行。 物理學(xué)家會利用激光捕獲原子,并將原子冷卻至接近絕對零度。該研究論文指出,能夠觀察到反氫原子中的電子在激光脈沖照射下發(fā)生躍遷、并釋放出光子,“是一項決定性的技術(shù)進步”。這說明科學(xué)家很快也可以用激光來冷卻反物質(zhì)原子,進而開展更精確的測量。 反氫激光物理儀器即將進行設(shè)備升級。升級完成后,科學(xué)家會讓反氫原子在該儀器中掉落,分析它們在地球引力作用下的表現(xiàn)是否與普通氫原子不同。 這項研究固然沒有歐核中心“用卡車運輸反物質(zhì)”的設(shè)想那樣異想天開,但無疑也是一項重要研究。反物質(zhì)和普通物質(zhì)之間的任何區(qū)別,都可以幫助我們弄清為何宇宙并未在大爆炸之后即刻湮滅、化為烏有。漢斯特等研究人員還不清楚自己的實驗會取得怎樣的發(fā)現(xiàn),但每取得一點新結(jié)果,都會激勵他們繼續(xù)奮勇向前。正如漢斯特所說:“我們只是在追尋真相而已。” |




