科学家发明新方法探测神秘反物质

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近日科学家研发了一种冷却反物质的新方法，使得进行反物质实验变得更加容易。这种最新方法能够帮助科研人员探测神秘的反物质，包括与宇宙中存在的物质相比，为什么反物质那么罕见的问题。每一个物质粒子都有一个带有相反电荷的反物质粒子——例如，正电子的反物质是电子。当物质与反物质相遇，两者会湮灭。
　　这种最新的技术主要关注于反氢原子，后者包含一个正电子和反质子（通常一个氢原子包含一个电子和一个质子）。去年刚进行了第一次反氢原子实验。“反氢实验的终极目标是将其特性与氢原子的相比较。”美国阿拉巴马州奥本大学的物理学家弗朗西斯科·罗比丘克斯（Francis Robicheaux）这样说道。“较为冷却的反氢原子是成功进行该实验的重要一步。”这是因为反氢原子往往相对温度较高且较活跃，这将会导致在测量时它的特性参数有所失真。
　　罗比丘克斯是1月6日发表在期刊《物理学B：原子、分子和光学物理学》上的文章的合作作者，该文章描述了最新的冷却方法。
　　这种最新的方法依赖于使用精确的激光“反冲”反氢原子，击出其本身的部分能量从而使它们冷却降温。这个过程能够实现将反氢原子冷却到比以前最低温度还要低25倍的程度。“通过降低反氢原子的能量，科学家应该能够对它所有参数进行更加精确的测量。”罗比丘克斯说道。“我们提出的方法能够减少围困的反氢原子平均能量的10倍。”
　　但是要实现冷却反物质，科学家首先要能够捕捉到它。由于反物质粒子在接触到由物质组成的墙时会被毁灭，因此这个过程非常难实现。科研人员因此利用了一种更为复杂的磁场系统来围困反物质。
　　这项最新的冷却技术除了能够帮助科学家更好的研究反氢，还能提高反物质的围困时间。2011年欧洲核子研究委员会欧洲物理实验室的科学家破纪录的将反物质围困长达16分钟。“无论这个过程是怎样的，更慢的移动速度、更深的围困会降低反氢原子的损失率。”
　　目前科研人员还没用将这种新方法应用于实际的反物质原子，但他们已经进行了电脑模拟并显示这个方法是可行的。研究人员的计算结果表明粒子能够冷却到2000万开式度，而科学家围困的大多数反氢原子温度经常高达5亿开式度。“以特定的波长发射特定量的激光并非不必要，即使发射了激光，也很难在围困实验中捕获到反氢原子。但是通过模拟计算，我们知道这些努力都是值得的。”