Year: 2011
CAM-Net Digest, Vol. 8 (2011), Iss. 9 : p. 4
Abstract
作者：常丽君
1000秒并不太长，但对于欧洲核子研究中心（CERN）反氢激光物理装置（ALPHA）项目的物理学家来说，却是4个数量级的重大突破。据美国物理学家组织网5月4日报道，CERN此前的记录是捕获了38个反氢原子并保持了172毫秒，而本次实验捕获了309个反氢原子并保持了1000秒，为进一步证明反物质属性铺平了道路。
特殊反物质概念是现代科幻小说和电影的最爱，在大众心理层面产生的效果经常会扭曲了反物质的真实性质，或对使用反物质带来的后果产生误解。因此，任何CERN取得的新进展，都可能引发更多联想。
由粒子和反粒子构成的原子很不稳定，通常仅能存在不到1微秒。而反氢原子完全由反粒子构成，被认为是稳定的，成为精确研究物质—反物质对称体系的最佳目标。反氢原子和氢原子是否具有同样的能级？它和重力会怎样反应？反氢原子在重力作用下会向下落还是向上升，抑或是以其他某种人们想不到的方式？CERN进行的系列实验正是要回答这些问题。
ALPHA项目研究小组在反质子和正电子结合的时候，将其冷却以降低能量制造出反氢原子，低能态让反氢原子在磁阱中保持一团云状。在实验中，研究人员捕获了309个任意速度的反氢原子，它们在跟各种微量气体碰撞而彻底湮灭或者得到能量逃出磁阱之前，持续存在了1000秒时间。
研究人员指出，这意味着ALPHA小组掌握了捕获更多反氢原子的技术。下一步计划是冷却一小群反氢原子，以观察它们在重力作用下是升还是降，回答有关反物质属性的关键问题之一。
实验还首次测量了被捕获反氢原子的能量分布。根据计算显示，大部分被捕获的反氢原子处于基态。这些研究拓宽了进一步实验的范围，包括精确研究CPT（电荷—宇称—时间反演）对称、凸显万有引力效应的制冷温度等，也为系统地研究磁阱动力学提供了关键工具。
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Journal Article Details
Publisher Name: Global Science Press
Language: Multiple languages
DOI: https://doi.org/2011-CAM-16271
CAM-Net Digest, Vol. 8 (2011), Iss. 9 : p. 4
Published online: 2011-01
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