一輛卡車在日內瓦附近的cern綜合體內運送了一個載有92個反物質的集裝箱。
據美國有線電視新聞網報道,周二,人類科學史上一項驚心動魄的運輸任務悄然完成:少量被稱為「宇宙最貴、最易揮發、最稀有」的反物質被運出實驗室。這是世界上首次實現大批量反物質的異地運輸,標誌著人類在探索宇宙終極奧秘的道路上邁出了關鍵一步。
捕捉「消失的鏡像」
反物質是普通物質的鏡像,具有相反的電荷和反向的亞原子性質。根據大爆炸理論,宇宙誕生之初本應產生等量的物質與反物質,如果兩者相遇,會瞬間湮滅並釋放能量。這意味著,宇宙本該是一片虛無,或者物質與反物質平分秋色。
然而,現實卻是物質統治了宇宙,反物質幾乎消失殆盡,僅以極少量存在於放射性衰變和宇宙射線中。物理學家稱之為「物質-反物質不對稱」。為了破解這個價值「10億分之一」的生存謎題(即每10億個反物質粒子中多出一個物質粒子),科學家必須對反物質進行精準測量。
用於運輸反物質的攜帶型彭寧阱將92個反質子限制在真空中。
逃離「震動」的實驗室
長期以來,製造反物質的儀器會產生巨大的電磁干擾,限制了測量精度。歐洲核子研究組織(cern)的物理學家斯特凡·烏爾默形象地解釋道:「這就像通過顯微鏡觀察物體,但物體在震動,畫面是模糊的。將粒子運出去,我們才能獲得更清晰的圖像。」
在這次歷史性的運輸中,一輛貨車裝載著重達800公斤、高約1.8米的特製集裝箱,在cern內部行駛了約10公里。這批珍貴貨物包含92個反質子,卡車最高時速47公里,歷時30分鐘平安抵達。
「地球上最好的真空」
反物質的保存條件極其嚴苛。重子反重子對稱實驗(base)團隊為此研發了攜帶型「彭寧阱」。該設備配備了超導磁鐵,工作溫度低至零下268攝氏度。
「我們陷阱中的真空壓力比星際空間還要低——坦率地說,這是地球上最好的真空,」烏爾默自豪地表示。因為一旦接觸空氣,這92個反質子就會瞬間毀滅。不過他也補充道,即便發生湮滅,其輻射劑量也遠小於普通人在地面行走時受到的宇宙輻射,僅僅會產生「一陣帶電粒子的閃光」。
研究團隊通過強大的真空和磁鐵在零下470華氏度(零下268攝氏度)下工作,保持反物質穩定。
開啟反物質研究的新紀元
此次測試證明,反物質能夠經受住車輛運輸的震動。cern的下一個目標是將反質子運往3英里外的現場設施,甚至遠赴430英里(約700公里)外的德國杜塞爾多夫。
蘭開斯特大學物理學教授格納迪·鮑里索夫認為,雖然目前cern是全球唯一的生產樞紐,但這種「移動能力」將呈指數級擴展研究範圍。
斯旺西大學名譽教授邁克爾·查爾頓指出,反物質的應用遠不止理論物理,正電子在醫學和材料科學中早已是關鍵工具。他感嘆道:「這意味著新一代科學家將有機會研究反物質——這對進步無疑是好事。」
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