科学家如何制造反物质图文精.docx
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科学家如何制造反物质图文精
・前沿・
反物质就是普通物质的反状态。
物质由分子和原子组成,原子由带负电的电子和带正电的原子核组成,如果带正电的电子和带负电的原子核组成原子就是反原子,由反原子就可组成反物质。
当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。
能量释放率要远高于氢弹爆炸。
反物质概念是英国物理学家保罗・狄拉克最早提出的。
他在1928年从理论上提出了存在反物质的假说,预言每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子,例如反电子,其质量与电子完全相同,而携带的电荷正好相反。
仅仅4年后,这个假说就得到验证,美国加州理工学院物理学家卡尔・戴维・安德森发现了正电子,即电荷为正的电子的存在;从此开始了有关反物质的研究,但进展一直极为缓慢。
在自然界中反物质非常罕见,
只有部分放射性物质在衰变时发射
出正电子。
另外,常有少量反质子夹
杂在宇宙线中从天而降,高能宇宙
线粒子击中大气层中的原子时所引
起的大规模粒子簇射中也有数量可
观的反粒子。
一些科学家提出,宇宙中存在
由反物质构成的反星系,反星系周
围存在微小黑洞群。
在衰亡时会放
出低能反质子和反氦原子核。
因此,
观测宇宙射线中的反质子和反氦原
子核,可以为反物质天体的存在提
供证据。
1997年4月,美国海军研究实
验室、西北大学和加州大学伯克利
分校等五个著名研究机构的天文学
家宣布,通过观测到在银河系上方
约3500光年处高于可见光强25万
倍的伽马射线间接证明了反物质源的存在。
由于受大气干扰,地面上很难“捕捉”到反物质,因此科学家们把目光投向太空。
为在太空寻找到反物质,1998年6月,美国“发现”
号航天飞机带着由中国科学家制造的当代最先进的粒子物理传感仪:
阿尔法磁碰议发射升空。
2002年,它被送上国际空间站,进行更进一步的数据采集。
另外,欧洲航天局的伽马射线天文观测台证实了宇宙间反物质的存在。
他们对宇宙中央的一个区域进行了认真的观测分析,发现这个区域聚集着大量的反物质,这些反物质产生于放射性铝的衰变。
此外,伽马射线天文观测台还证明,这些反物质来源很多,不仅聚集在某个确定的点周围,而且广布于宇宙空
间。
欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器,
后改造为质子一反质子对撞机
自然界中是否存在孤立的反物质原子,目前尚元人知道。
为进一步探索反物质之谜,科学家采取了两种途径,一是在自然界中继续寻找反物质,二是在实验室中人工制造出反物质。
1955年,美国劳伦斯伯克利国家实验室的科学家用高能质子稳相加速器加速质子,然后轰击一片铜靶,制造出了第一个反质子,即电荷为负的质子。
这一过程与湮灭反应正好相反,即碰撞的一部分净能量转化成了一对对新生的质子和反质子。
他们一共制造出了9个反氢原子,存在了40纳秒(也称毫微秒)。
1995年,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家制造出世界上第一批反原子。
他们通过该中心拥有最大能量为1000亿电子伏的大型正负电子对撞机,利用其中的超级质子同步加速器,将速度极高的反质子束流射向氚原子核以产生正电子,正电子和反质子碰到一起时就产生了反氢原子。
在15小时的实验中,科学家观测到了9个以近光速飞驰的这类反原子。
但由于反氢原子处于正物质包围中,经历1亿分之3秒(3×10。
8秒)后正、反物质发生湮灭。
巴塔维亚市费米国家实验室的科学家们将反质子束引入巨大的存储环内绕环运行,并让它们与质子束迎头对撞,结果观测到7个反氢原子。
2000年8月10日,欧洲核子研究中心投入使
用反质子减速器。
这是一种圆
形混凝土盒结构,周长188米,耗资
1
150万美元。
它利用磁场将高能反
质子和正电子冷却、减速和聚积,最终在电磁场束缚下形成大量反氢原子,这些“冷”反氢原子温度仅比绝对零度略高几度,科学家们从而可以更容易地制造出大量反物质原子。
同年9月18日,欧洲核子研究中心宣布,成功制造出约5万个低能态的反氢原子,平均每小时能生产2000个反氢原子。
这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质,是反物质研究的一个重要里程碑。
在欧洲核子研究中心反质子减速器上从事实验研究的主要有三个科学家小组,即ATRAP、ATHENA和ASACUSA实验合作组,它们分别来自世界十几个国家的高能和物理研究机构,在反氢原子的研究工作中既相互合作,又彼此激烈竞争。
ATRAP实验以哈佛大学著名物理学家杰拉德・加布里斯为首作项目是从早先的TRAP小组发展.起来的,1986至1999年期间,该小组开创了捕获并冷却反质子的研究工作,开发出对反质子加以减速、捕获和进行电子冷却来合成反氢原子的方法。
2000年10月29日,A.TRAP研究小组宣布首次成功研究了反物质内部结构和物理特性。
他们通过反质子减速器制备出低温反氢原子,并用强电场对其进行“拆裂”,通过测量拆散反氢原子所需电场的大小就可以知道反氢原子内部反质子和正电之间结合的紧密程度,从而首次“瞥见”反氢原子的内部状态。
ATHENA实验采用完全不同的方法产生反氢原子。
其思路是在低能状态,主要是在静止时产生反氢原子,以便研究它们的特性。
ATHENA装置将来自反质子减速器的反质子加以减速、冷却和捕获。
反质子在彭宁阱的电磁高真空中被捕
获,同时来自放射性源的正电子累积在另一个陷阱里,两群带电粒子(约1万反质子,7000万正电子)混合在一起产生反氢原子。
所有这一切都是在绝对温度15度的低温环境里发生的。
ASACuSA实验是低能反质子环开展反质子氦研究的派生项目。
该小组主要研究反质子减速器
1996年,位于美国伊利诺斯州
的ATRAP多方合
欧洲核子研究中心制造反氢原子的设备
・前沿・
子中,轻子和
重子属于费
米子,费米子
和反费米子
除电荷不同
外,固有宇称
也不同。
正、
反介子电荷
不同,但宇称
相同。
科学家
们用味来表
欧洲核子研究中心的反质子实验装置征夸克特性,
上遗留下来的镤电子原子,利用与镤电子原子三重共振中微波和光束精确测量超精细结构的分裂,了解在极低温时反质子的原子相互作用。
反物质原子内部结构科学家们认为,宇宙诞生之初曾经产生了等量的正物质与反物质。
后来由于某种原因,大部分反物质转化为正物质,再加上有的反物质难于被观测,所以,在我们看来当今世界主要是由正物质构成,这说明正、反物质在内部结构和物理特性上存在差异。
如果能找到这种差异,则对于我们合成反物质和解释宇宙发展过程有着极为重大的作用。
那么,正、反物质原子内部结构究竟是如何的呢?
让我们先了解一下基本粒子。
1956年,科学家发现质子、中子并不是物质世界的最基本粒子,从而引出了对强子的研究,得出强子由夸克组成的假定。
电子和核子的深度非弹散射实验最终证实了核子内存在夸克。
目前科学家认为,物质世界由夸克和轻子组成,四种相互作用则通过交换玻色子来完成。
在基本粒并通过夸克味自由度的发现得出夸
克是构成其他粒子的基本概念。
迄
今为止,人们一共发现了6种夸克,
每个夸克所带重子数为1/3,并带
一种色,每个夸克共有3色,类似电
荷间相互作用,夸克问的相互作用
依赖于夸克的色,通过交换胶子(由
三代电子正电子对撞机研究发现)
夸克可以同带有其他任何色的夸克
相互作用。
目前夸克相互作用基本理论由
量子色动力学(QCD)描述。
自旋为
1胶子是玻色子,理论上有9种胶
子:
色单态和色八重态,但色单态被
证明不存在。
到目前为止,人们发现所有可
单个夸克,这使得人们认为夸克在强子中的大空间范围内的行为可以描述为囚禁在强子内。
科学家们一般认为重子是唯象夸克模型,即三夸克束缚态。
这种理论已经成功解释了目前所知重子的所有性质。
这引起人们对反质子、反中子的夸克模型的思考。
若仅从电荷等一些基本参数考虑,可初步认为反质子、反中子由质子、中子所对应夸克的反夸克构过,这显然需要具体的实验数据来证实。
在解释过程中还应当考虑反夸克间组合形式与夸克间组合形式的差别,不能单认为是反夸克即可。
三代夸克间组合遵守一定的内在定律,只要人们找到这种定律,就可在外加条件下诱导其发生组合形成的转变。
反物质与CPrr对称性虽然很多人梦想有朝一日可以把反物质作为新的能源,如制造反物质动力飞船,但目前科学家们研究反氢原子,首要目标是为了借助它来检验宇宙的一项根本特性,即所谓CPT对称性理论,这个定理把某种粒子的性质同其反粒子的性质联系了起来。
为什么当宇宙在大爆炸的一声观察到的独立强子态
都是色单态,对色单态
交换强子中的任何两
个夸克都是完全反对
称的,实验上,人们还
未分离出任何色三重
态描述的单个夸克,人
们认为只能分离观察
到处于色单态的强子,
观察不到独立的单个
夸克的事实也表明夸
克和胶子间的相互作
用在长程范围内一定
是极强的。
在实验方面
还未分离出任何一个
欧洲核子研究中心的反质子减速器
欧洲核子研究中心的反质子减速器设备
巨响中横空出世时,释放出的能量
应该转化为等量的物质和反物质。
而如今却演化成我们今天所看到的
所有东西几乎全部是正物质构成的
宇宙?
杰出的俄罗斯物理学家安德
烈・萨哈罗夫在1967年提出了一
种解释,即这种演化的必要条件之
一是名为“CP破缺”的现象。
由于
CP破缺的作用,粒子衰变的速率不
同于对应的反粒子。
C盯对称性理论预测,粒子和
反粒子应遵循相同的物理法则。
科
学家们希望,只要捕获了足够多的
反原子,他们就能弄清反氢原子发
射和吸收光的频率是否和氢原子完
全相同。
如果遵循CPT对称性定
理,氢原子和反氢原子的光谱就应
当一模一样。
从过去的情况看,与CPT对称
性相关的各种对称性都是半途而
废,因为每种对称性都被现实世界
所破坏。
每当一种关于对称性的预
言被推翻以后,物理学家们在瞠目
结舌之余多少也了解到一些有关基
本粒子和基本力性质的重要新信
息。
如果反氢原子违背了CPT对称
性,那就是“祖父”级的对称性破缺,
它将对物理学家关于现实的观念产
生非常重大的影响。
为了更准确地了解CPT对称
性的含义并弄清它为何如此重要,我们把CPT对称性分解成三个组成部分:
电荷反转、宇称反演和时间反演i分别用C、P、T三个字母表示。
电荷反转就是把所有粒子用其反粒子代替;宇称反演实际上就是镜面反射(更确切地说,宇称反演
就是把空间关于一个点颠倒过来);时间反演则意味着把现实这部“电影”倒过来放映。
断言P对称性成立(即自然界在P对称下是不变的)意味着:
在镜像中观测到的物理过程所遵循的法则,与未反演过程所遵循的法则相同。
如果你想像自己站在镜子前向空中抛一个球,那么凭我们的直觉来说P对称性似乎是不言而喻的。
这种对称性怎么可能会不是对每种过程都成立呢?
然而,令人惊讶的是,1956年,科学家们发现P对称性在发生于某些放射性衰变的弱相互作用中不成立。
现实世界中钴60的衰变看来不同于在镜像中观测到的钴60的衰变。
用右手挥网球拍的人在镜子里看起来是用左手,与此相仿,钴60的衰变具有手征性的性质,这种性质在镜像中会颠倒过来。
在发生P对称性破缺的多种场合中,CP对称性却仍然保持下来,这就是说,反钴原子的镜像行为与真实钴原子如出一辙。
这就好比“反人”是左撇子,那么她的镜像就是惯用右手的人,也就是同最初未被反演的人完全相同。
目前正在进行的两项实验,即美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)的BaBar实验,以及日本筑波科学城进行的Belie实验,它们旨在考察一类名为B介子的粒子和反粒子的衰变中发生的CP破缺。
2004年8月,两个实验组都宣布他们已直接观测到B介子引起的CPT破缺是很严重的,对于一类特殊的衰变,粒子发生此衰变的频率比反粒子高得多。
至今所观测到的CP破缺的程度基本上与粒子物理学标准模型的预测吻合。
然而,有一类特殊反应的CP破缺出现了轻微的超出。
如果这一观测结果得到证实,它就将成为启示人们研究新物理法则的线索,而这些法则将涉及到迄今尚未发现的粒子。
不过,要想用萨哈罗夫的模型来解释宇宙中物质一反物质的失衡,迄今所观测到的CP破缺的程度似乎还不够。
这样就只剩下了CPT对称性。
此对称性相当于你在观看一部以反粒子为主角的电影,在镜子里从片尾倒放时所看到的情景。
CPT不变性意味着,这部疯狂倒放的反电影所遵循的物理法则应当与现实世界的物理法则完全相同。
如果倒放的反电影其行为与现实世界的行为稍有差异,这一差异就意味着CPT对称性遭到“破坏”。
CPT对称性有深厚的数学基础。
它扎根于描述基本粒子和基本力的量子场论方程中。
半个多世纪以来,整个粒子物理学理论始终都是以量子场论为基础的。
如果CPT对称性遭到破坏,这将意味着该理论可能垮掉。
此结果将是建立一个超越粒子物理学标准模型的物理理论的主要线索。
在考察了有不稳定粒子参与的粒子物理学实验之后,物理学家们推断任何CPT对称性破缺的现象都必定非常微弱。
此外,一些科学家在进行被捕获的反质子与质子的对
比实验时,对这类粒子验证了CPT
・前沿・
对称性,其精度之高超过了先前任何实验所达到的水平。
但是寻找CPT破缺的工作必须继续进行,力求达到越来越高的精度,因为科学家们有理由相信,CPT破缺可能在某种较小的尺度上发生。
氢的光谱非常精确,如果反氢光谱也能达到同样的精度,那么把这两种光谱加以比较,将有助于使物理学从当前的稳定粒子CPT对称性研究向前迈进一大步。
除了偶尔破坏CPT对称性以外,反物质受引力的影响可能与物质不同。
有些人误认为反物质会受到“反引力”的作用,被物质所排斥,其实并不是这么回事。
两者的区别在于,对于反物质,引力的一个微小分量可能会反转。
如果这一推测得到证实,那将大大改变我们对引力的认识。
研究带电子反粒子(如正电子和反质子)对于考察引力的作用毫无帮助,因为杂散电磁场所产生的扰动影响比引力大得多。
但是,可以设想把中性反原子冷却到极低的温度,观察它们自由下落的过程,就像对激光冷却的通常原子所做的实验那样。
不过,引力实验在技术上的难度要比检验CPT的实验大几个数量级。
实验室合成反物质为什么人们要合成反氢原子而不是直接利用反质子进行正反物质湮灭呢?
因为原子更趋于稳定:
有利于更深入地研究、存储及利用。
反氢原子是构成所有反物质的基本粒子,在获得能量方面人们不用去合成更复杂的反物质,只要能够大批量地生产反氢原子,使其与氢原子湮灭则将获得无究的能量。
目前,人类还不能得到反物质能量节余,其本质原因是只实现了能量到反物质的转变,如果实现了物质到反物质的转变,人类将会得到富余能量。
要制造出大量反氢原子并进行研究必须解决三个最重要的问题,首先是反质子、正电子的大量制备;其次是反质子、正电子的减速冷却,因为在正物质占绝对优势条件下,只有将反质子和正电子的速度降下来,才能获得较大的反应截面,在其发生湮灭前形成反氢原子;最后则是反物质的存储问题。
以欧洲核子研究中心制造反氢原子的实验过程为例,它以放射性同位素钠12为正电子源。
1克钠22每秒可释放200万亿个正电子,但这些正电子发射出来时其能量为55万电子伏,相当于温度为60亿摄氏度。
为了能用它们来打造起低温反氢原子,必须降低这些正电子的速度,使其从发射时的接近光速的9/10,降低到每秒数公里。
然后将它们通过磁场和电场的作用悬浮在高度真空的彭宁离子阱中。
此阱得名于物理学家法兰?
彭宁,他在1936年发明了这项设计。
这种阱的原理是通过磁场在径向上约束粒子,同时在
存储反质子的彭宁离子阱装置结构图圆柱的两头各有一个电场来抬高势位。
对于
正电子,我们可
以把阱端势位设
想为一道斜坡,
而把粒子设想为
沿斜坡向上滚的
球。
运动得足够
慢的正电子最终
将停下来,并调
过头来沿斜坡向
下滚,这样它们
将始终保存在阱
内。
反质子不像
正电子那样可通
过同位素方便得
到。
研究人员必
须从净能量中制
造出反质子,也
就是用质子轰击
金属靶。
这一过欧洲核子研究中心程会产生多种粒的反氢原子阱子,包括一批高能反质子。
为了打造低温反氢原子,研究人员必须使反质子减速,让其温度下降到与正电子的温度相当。
减速过程的第一阶段与加速粒子的技术基本相同,只不过是把它倒过来。
反质子减速器通过与粒子流平行的强大磁场将粒子流束缚在一个较小区域,并用反向电场对反质子进行减速和分离。
反质子减速器每1分半钟放出一个反质子脉冲,约有2000万个反质子。
这些反质子的速度降到了仅为光速的1/10,相当于能量为5兆电子伏。
通过一个薄铝窗使反质子进一步减速。
反质子减速器放出的反质子束也被连续送到彭宁离子阱中,并冷却到绝对温度0.5度以下,此时其能量已降到了区区几电子伏。
传统的彭宁离子阱仅适用于捕获具有同种电荷(即同种“极性”)的
粒子。
由于反质子的极性与正电子
欧洲核子研究中心的反质子减速器装置结构图相反,因此用来保存正电子的圆柱形彭宁阱就无法保存反质子。
为了将反质子保持在阱中,必须使电场反转,把电势颠倒过来。
后来,科学家们发明了一种能够将极性相反的两种粒子一起捕获的方法。
此方法就是把一个浅阱放在一个较深的阱内,两个阱分别用于捕获极性相反的粒子。
对于被外壁捕获的粒子来说,它们看到的是一个深阱,中央有一个隆起的小丘,就像酒瓶的瓶底。
对另一种粒子来说,所有势位全都颠倒过来,中央小丘变成了山顶上的一个凹坑,而它们就被捕获在这个凹坑中。
欧洲核子研究中心的研究人员采用这种嵌套阱来把反质子和正电子保存在一起,最高可把50万个质子保存两个月之久。
被捕获在一起的粒子之间的碰撞有时会使得一个正电子和一个反质子沿相同路线一起运动。
这类正电子和反质子很快就会相遇,彼此绕对方作轨道运动,一个反氢原子就这样制成了。
氢原子形成时的速度是多大,它们都将很快从阱中逃逸出去。
科学家们将计就计,索性就利用反原子的逃逸来探测反原子。
从阱中逃出的反原子撞到容器壁时将停下来。
正电子几乎立即同来自容器壁原子中的一个电子相遇而发生湮灭反应,反质子则在原子核内发生湮灭反应。
第一个反应通常产生两个特征能量为511千电子伏:
沿相反方向飞出的1光子,后一个反应则产生两个或三个名为订介子的粒子。
这些粒子都比较容易探测出来。
一旦探测器发现有正好对得上号的¨光子和宵介子在同一时刻从容器壁内同一地点飞出来,研究人员就可以判定一个反氢原子曾经问世,但现在已经一命呜呼了。
不过事情不是那么简单。
有时反质子的湮灭反应会产生正电子簇射,这些正电子随后又产生能量为511千电子伏的’光子,其中两个或许正好被探测器探测到,因此孤立的反质子也可能发生与反氢原子相似的信号,从而冒充反氢原子。
研究人员必须测定虚假信号的强度,并把它从数据中减去。
一些科学家采用了另外一种方法,它完全消除了背景信号,仅探测那些恰好沿着圆柱形阱的轴向运动,并且结合得很松散的反氢原子,沿其他方向运动或结合较紧密的反氢原子在逸出时不会被探测到。
这些中性反原子可以不费吹灰之力地穿越高势位构成的壁垒,而所有不构成反原子成分的杂散反质子则被这个势垒挡住。
接下来,反原子将遇到一个强电场,此电场可以把弱结合反原子中的反质子和正电子分离开。
最后,这些重新变得孤零零的反质子被另一个电磁阱所捕获。
经过一段时间的收集后,电磁阱释放出这些反质子,探测器则通过反质子在邻近容器壁上发生的湮灭反应而探测到它们。
当嵌套阱中不存在正电子时,探测器没有发现反质子的一点踪影,这就证明单独的反质子不可能越过势垒而进入外面那个阱。
因此,有正电子存在时的反质子计数,就是处于弱结合状态且正好沿恰当方向运动的中性反氢原子的计数,不需要从中减除背景信号。
但是,科学家们遇到一个难题,即探测到的反氢原子强度高达绝对温度2400度,远远高于液氦冷却的捕获阱成分的温度4。
2度。
要想获得反氢原子的详细分光数据,反氢原子的温度必须远低于绝对温度0.5度,这样才能把它们收集在一个中性原子阱中,并通过观测它们如何吸收各种频率的激光束来研究它们。
为了制造出低温反原子,研究人员开发了一套激光控制的反氢原子生成系统。
该系统不使用嵌套阱,而是把正电子和反质子保存在相邻但各自独立的势阱中,通过一连串的反应(首先生成一束激光激发的铯原子),将正电子送到反质子利用激光探测反物质打造出反氢原子后,研究人员便面临两大问题。
首先,我们应如何探测这类原子,以证明它们是确实存在的。
其次,探测反氢原子的动作还要足够快,因为反氢原子是电中性的,一旦形成就犹如孙猴子跳出了如来佛的掌心,再也不受那两个嵌套电磁阱的约束了。
不论反万方数据
・前沿・反质子捕获器和正电子蓄集器那里,形成反氢原子。
这一连串反应把它彻底制伏为止。
如今,人类正面临全面的能源主妻篆攀釜_熊阻僦珊肭最终,科学家们成功地将反质子压缩成一个位于捕获阱正中的细而密实的柱状体。
这样一种结构对于未来使用磁阱进行的实验非常有用,因为研究人员下一步还需要用磁阱来约束反氢原子。
科学家们考察了生成反氢原子过程的性质。
他们发现,即使正电子的温度高达室温,但生成的反氢原子却与他们在通常工作温度(绝对温度10度)下所生成的反氢原子几乎一样多。
这一结果与最简单的反原子形成理论完全背道而驰,此理论预测前一种情况下生成的反氢原未来的新能源?
迄今为止,人们发现和制造的反物质粒子虽然不多,但正电子作为反物质的一种形式,已经有了许多实际用途。
例如正电子发射x射线层析照相术(PET)即应用了从放射性同位素中获得的反电子,医生利用PET扫描,不仅能得出病人软组织的详细图像,而且能够观察人们体内的化学过程以及在进行认识活动时大脑各部分消耗”燃料”的速度。
磊警、鑫萎螽昱嘉署警嚣薹磊在一起也仅够开采利用数百年,这之后该怎么办?
一些科学家把目光投到反物质上。
尽管目前在地球上,除了一些寿命较短的反电子、反介子和反中微子外,还几乎没有发现有天然的反原子物质存在,但是数十年来的理论研究表明,正物质与反物质在一定条件下是可以转变的,而研究人员目前的工作就是找到可能促成转变的条件。
反物质的潜在用途十分诱人,1克反物质与对应的正物质所发生的湮灭反应将释放出相当于4万吨人类现在还只能实现从能量到反物质的转变,距离实现从正物质到反物质的转变还有很长的‘路要走。
大统一理论预言存在质子的衰变:
P_+丌。
+e+,衰变寿命为1032±2年,这使我们得到了物质到反物质转变的肯定答案,并且正在被中微子探测器所证实。
这引起科学家们对较大核诱导变成反质子、反中子等基本反物质粒子的思考。
当然我们还应更多地认识到这种衰变所需的完善理论和实验证实,所以还应当从物质基本相互作用、组成形式等方面人手,进行长期深入研究。
随着欧洲核子研究中心目前正在建设的大型强子对撞机等一系列研究工具的投入使用和世界各国的通力合作,科学家们坚信,人类未来终将真正获得反物质所带来的无穷能量。
◆子数目仅为后者的数千到数百万分TNT当量的巨大能量,这些能量转之一。
研究人员认为,这可能是由于存在着另外一种机制,它有助于稳定热等离子体中的反氢原子。
如果这一机制真的可以使反氢原子降到其最低能态,那么此发现对于希望检验CPT对称性的研究人员来说无异是个天大的福音。
目前,制造低温反原子的工作由于欧洲核子研究中心正在施工建设世界上最大的质子一反质子对撞换成电力后足够上万家庭用一年。
一些科学家相信,反物质还是用来制造星际航行火箭的超级燃料。
将氢和反氢混合湮灭来获得能量,这种燃料的0.01克所产生的推力相当于120吨由液态氢和液态氧组成的传统化学燃料。
携带反物质进行星际旅行,可以减少携带的燃料质量。
一颗药丸那么大的反物质同物质湮灭产生的能量足以让一艘宇宙飞船巡弋数百光年,而航天飞
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