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激光成冷却反物质的新方法

2013-01-08 08:43
蓝林笑生
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  据国外媒体报道,科学家已经设计出冷却反物质的一种新方法,这种新方法让他们比以前更容易进行反物质试验。

  此法将有助于研究人员揭开反物质的秘密,其中包括与宇宙里的物质相比,反物质为什么如此罕见。每一个物质粒子,都有一个与之对应的带相反电荷的反物质粒子,例如,反物质电子的对应物是正电子。物质和反物质相遇时,它们会相互湮灭对方。这种新方法主要着眼于反氢原子,它包含一个正电子和一个反质子(常规氢原子包含一个电子和一个质子)。有关反氢原子的第一项试验是在去年进行的。美国阿拉巴马州奥本大学的物理学家弗朗西斯-罗比奇在声明中说:“反氢原子试验的最终目的,是把它的性质与氢原子的性质作对比。温度更低的反氢将是实现这个目标的重要一步。”这是因为反氢原子通常相对较热,而且非常活跃,此时测量它们会对它们的性质产生错误认识。

  罗比奇是一篇描述这种新冷却方法的论文的联合作者,该研究成果发表在1月6日的《物理杂志B:原子分子和光学物理学》杂志上。这种新方法利用精密激光束“敲击”反氢原子,促使它们释放出一些能量,从而降低它们的温度。这一过程使反氢原子降低的温度,应该是以前的方法的25倍。他说:“通过减少反氢的能量,应该能对它的所有参量进行更加精确的测量。我们提议的方法可使被俘获的反氢的平均能量减少超过十分之一。”但是要想降低反物质的温度,科学家首先需要捕获它。捕获反物质非常困难,这是因为这种粒子接触到由物质组成的物体表面时,就会被破坏掉。因此,研究人员利用复杂的磁场系统容纳反物质。这个新冷却方法除了能让反氢研究变得更容易以外,还能让被捕获的这种东西持续更长时间。2011年,欧洲物理实验室欧洲粒子物理研究所的科学家捕获反物质长达16分钟,这打破了原有世界纪录。

除了令研究反氢变得更容易以外,这项新冷却方法还能让被捕获的粒子持续更长时间。

2011年,科学家捕获反物质长达16分钟,创下新纪录,这里显示的是艺术概念图

  罗比奇说:“无论过程怎样,拥有更慢的移动速度和更深的捕获,反氢应该就会减少损失率。”迄今为止研究人员还未在真正的反物质原子上尝试这种新方法,但是他们已经利用电脑模拟显示了这么做的可行性。他们的评估结果显示,这种粒子能被降温到大约20毫开氏温标,与之相比,大部分被捕获的反氢原子的温度高达500毫开氏温标。他说:“在特定波长范围内产生必要的激光量并非一件小事。即使成功生成所需的激光,要把它与反氢捕获试验结合在一起也相当困难。我们通过评估,确定这种努力是值得付出的。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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