反氢原子示意图
小M
第1楼2010/12/19
反物质不会炸毁地球
在高能物理的反物质实验如LHCb,主要的实验目的是寻找宇宙初期为何物质战胜了反物质而存在。另一些反物质实验,如CERN的另一实验ATHENA,主要研究反物质和引力的关系,而ALPHA的主要目的是研究标准模型是否能够同样作用于反物质。
标准模型认为,反物质和物质遵循一样的物理原则,比如反粒子应该和对应的粒子一样能够吸收同样的光的颜色。因此,此次科学小组用激光照在反物质上,准备探究其是否和对应的物质一样吸收同样的光波。
“到目前为止,在量子层面上,‘CPT对称定律’都表现得很好。但对于反物质,人们从来没有在原子核层面测量过其对称问题。”杰弗瑞说,“我们不知道为什么自然选择了物质而不是反物质,也不知道标准模型是否能够应用在反物质系统,或许标准模型能够在反物质中被证实,或许我们会寻找到惊喜,因为我们不知道物理会往哪儿走。”
捕捉反物质的技术正在突飞猛进。杰弗瑞表示,明年年初,他们将能够捕获更多的反原子。CERN的另一个实验项目ASACUSA,最近也在他们实验的基础上,通过新技术,将反氢原子引导到一个真空管中研究飞行速度。这个实验的目的是制造足够多的反物质,研究其运动行为。
即使这样,反物质的取得基本上还是只存在于实验室。79年前,狄拉克第一次提出了反物质的想法,这个名字就开始进入科幻小说。15年前,科学家制造出了反物质,但直到今天,人们才第一次较长时间捕捉到了反物质。虽然动用了大量昂贵的超导磁铁,科学家也只逮住38个反氢原子,技术之艰难可见一斑。因此,对于媒体与文艺作品描述的,将反物质作用于航空、军事等领域的设想,杰弗瑞表示这完全是天方夜谭,离科学现实还远得很。
“要造出《星际迷航》或者《天使与魔鬼》中所描述的那么多反物质,我们所需要的时间甚至会超过宇宙的寿命。而且,为制造它们而消耗的能量要比它们最后产生的能量还要大。”他补充说,在小说《天使与魔鬼》中,就提到了ALPHA实验使用的低能反物质。在拍摄同名电影的时候,导演曾来CERN咨询相关科学细节,但最终还是为了保证良好的视觉效果,将故事嫁接在了LHC上———实际上,LHC是根本无法保留住反物质的。
另一方面,反物质研究可以推动技术进步。今天,反物质已经在医学上的正子放射断层扫描仪(PET)中发挥作用。但真正研究反物质的目的,还在于科学追求真理的本质。“人类的好奇心永远无止境,我们想要知道宇宙爆炸时到底发生了什么。”杰弗瑞说。