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(bào)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(xiàng)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(yuǎn)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(shí),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(duì)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(rèn)為,每個(gè)粒子都擁有一個(gè)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(huì)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(gè)粒子中,只有1個(gè)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!睔W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(gè)問題更進(jìn)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(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng)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(gè)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(duì)其進(jìn)行分析。在每輪實(shí)驗(yàn)中,反氫激光物理儀器會(huì)用激光脈沖發(fā)射出500個(gè)反氫原子,使原子中的電子躍遷至更高能級(jí)。接著,這些電子再躍回較低能級(jí),反氫原子便會(huì)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(yuǎn)處的天體。 研究人員對(duì)發(fā)射出的光子進(jìn)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)還有第二項(xiàng)重要用途:“我們想用它對(duì)反氫實(shí)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(xiàng)研究首次證明,歐核中心的新激光冷卻法在實(shí)驗(yàn)中完全可行。 物理學(xué)家會(huì)利用激光捕獲原子,并將原子冷卻至接近絕對(duì)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(xiàng)決定性的技術(shù)進(jìn)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(jìn)而開展更精確的測量。 反氫激光物理儀器即將進(jìn)行設(shè)備升級(jí)。升級(jí)完成后,科學(xué)家會(huì)讓反氫原子在該儀器中掉落,分析它們?cè)诘厍蛞ψ饔孟碌谋憩F(xiàn)是否與普通氫原子不同。 |