科學家製造反物質原子有望解決反重力問題(圖)

2020-12-07 央視網科教

　　實驗室現在已經有能力製造出反物質粒子，但是要將它們和常規物質隔絕開來以防消失非常困難

　　歐洲核子中心大型強子對撞機（LHC）項目的一個科學家小組也在從事相關工作，試圖束縛反物質粒子以便開展研究

　　北京時間2月1日消息，據英國廣播公司(BBC)網站報導，根據一份最新報告，有關和常規物質對應的「反物質」是否會施加「反引力」的疑問或許即將被科學家們解開。

　　常規物質會對整個宇宙中的其它物質產生引力，但到目前為止人們依然不清楚反物質是否會相應地產生「反引力」。近日一個科學家小組在《物理評論快報》上發表一篇文章，稱他們已經成功製備穩定存在的電子-正電子對。正電子是帶正電的電子，是電子的反粒子。由這種粒子對構成的射束將最終幫助科學家回答這個問題。

　　向上墜落

　　對於物理學中定義的每一個粒子，它們都擁有相應的反粒子，在科學家已經測量過的任何方面，兩者都是相同的，除了一點：它們擁有相反的電荷。根據現有理論，在宇宙誕生之初，物質和反物質是等量產生的。當兩者相遇時就會發生湮滅反應，徹底消失。

　　那麼問題就來了：既然物質和反物質兩者是等量的並且會相互湮滅，那麼我們現在看到的這個由物質構成的宇宙，甚至由物質構成的「我們」又是怎麼存在的？

　　區分出反物質的一條重要性質可能就是其引力行為特性。大多數科學家都相信反物質會被常規物質所吸引。但是也有另外一些學者對此持懷疑態度，他們認為反物質可能會產生「反引力」，它們會向上落下！這一點或許可以解釋為什麼宇宙沒有在它最初誕生的那一刻就立即被湮滅反應徹底消滅。它或許也可以解釋為何宇宙會加速膨脹。

　　但是這一理論的最大問題在於目前還沒有可以驗證它的手段。不過近日美國加州大學河濱分校的研究人員正在這一問題上取得進展，他們正逐漸接近一勞永逸解決這一難題的最終目標。

　　他們宣布已經成功製造出電子-正電子對，它們兩者可以穩定態相互繞轉，這種現象被稱為「電子偶素」。

　　科學家們不斷向這個脆弱的粒子對注入能量，維持一種被稱作「裡德伯狀態」的平衡形式，從而阻止物質和反物質粒子的接觸。就像是車道那樣，粒子可以在不同軌道中相互繞轉，只要它們能夠獲得額外的能量輸入即可。在裡德伯狀態中，兩個粒子獲得更高的能量維持相對分離的軌道，從而可以實現讓該粒子對穩定存在相對較長時間的目標：30億分之一秒。

　　現在科學小組正計劃進一步改進他們的方法，讓這一粒子對的穩定存在時間延長至數千分之一秒，從而能夠製備一束原子流，看看它究竟會向哪個方向「落下」。(晨風)

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