
编者按:在科学的边界,每一次微小的突破都可能改写我们对宇宙的认知。近日,欧洲核子研究中心的科学家们进行了一场前所未有的“危险运输”——将反物质中的反质子装载上卡车,进行了一场惊心动魄的公路之旅。这场实验看似只是将粒子从A点移动到B点,实则是一场与物理定律的极限博弈:反物质一旦接触普通物质,便会瞬间湮灭,化作能量闪光。然而,正是这种“不能触碰”的特性,让反物质成为揭开宇宙起源之谜的关键钥匙。让我们跟随这篇报道,一探这场科学与工程完美结合的冒险之旅,看人类如何用精密的装置束缚住“最危险的粒子”,在刀尖上跳起探索之舞。
日内瓦(美联社)——日内瓦的科学家们进行了一场前所未有的“卡车兜风实验”,他们让一批反质子进行了一次极其精密的公路旅行,这场测试被宣告成功。
这种被称为反物质的物质一旦与真实物质接触,哪怕只有一瞬间,就会在能量闪光中湮灭。正因如此,欧洲核子研究组织的专家们在周二花费四小时,小心翼翼地将大约100个反质子送上了公路。
这些反质子被悬浮在特制容器内的真空中,并依靠超冷磁体固定在原位。
在将它们谨慎移出实验室并装上卡车后,科学家们进行了半小时的车程测试,旨在探索如何(如果可能的话)在公路上运输这些极微小的粒子而不发生泄漏。最终在周二实验的最后阶段,反质子被安全送回了实验室。
CERN发言人索菲·泰绍里称该实验取得了成功。虽然尚不清楚具体有多少反质子完整经历了全程,但在卡车运输后,大约100个中有91个依然存在。
难点在于:操控反物质(如反质子)异常棘手。根据科学家目前对宇宙的理解,每一种存在的粒子都有其对应的反粒子,它们与粒子本身完全一致,但电荷相反。
如果这对“冤家”相遇,它们会相互“湮灭”,并依据其质量释放出巨大能量。在测试途中,任何未被特制容器抵消的路面颠簸,都可能导致整个实验功亏一篑。
周二的测试是实现未来目标的第一步:有朝一日,将反质子从CERN运送给德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学的研究人员,这段路程在正常驾驶条件下大约需要八小时。
反质子被封闭在一个重达1000公斤(2200磅)的“可运输反质子陷阱”中。该装置足够紧凑,能通过普通的实验室门并装入卡车。它使用冷却至零下269摄氏度(零下452华氏度)的超导磁体,使反质子得以悬浮在真空中——避免接触由……普通物质制成的内壁。
专家表示,周二测试中的反质子质量(略小于100个氢原子的质量)极其微小,因此最坏的结果也无非是损失掉这些反质子。即使它们真的接触到物质,释放的能量也微乎其微,只有能捕捉电信号的示波器才能检测到。
泰绍里表示,该系统“被设计成无论发生什么——卡车停车、重新启动、急刹车等等——都必须能牢牢困住这些反质子”。但仍有工作要做:该陷阱自身仅能容纳反质子约四小时,而前往杜塞尔多夫的旅程耗时是其两倍。
总部位于日内瓦的CERN以其大型强子对撞机而闻名,这是一个磁体网络,能将粒子通过一条27公里(17英里)长的地下隧道加速,并使它们以接近光速的速度对撞,科学家随后研究这些碰撞的结果。
但这个庞大而充满活力的科学实验综合体远不止对撞原子:例如,万维网就是由英国人蒂姆·伯纳斯-李于1989年在这里发明的。
海因里希·海涅大学被认为是深入研究反质子的更佳场所,因为CERN——连同其所有其他活动——会产生大量可能干扰反物质研究的磁干扰。
但要抵达那里,这些反质子必须在途中避免接触任何东西。
CERN的反质子减速器,通过将质子束射向金属块引发碰撞,产生包括大量反质子的次级粒子。它被描述为一台独特的机器,能产生用于反物质研究的低能反质子。
CERN实验室负责人表示,该机构的“反物质工厂”是世界上科学家能够储存和研究反质子的唯一场所。
该中心研究反物质已有多年,在反物质的测量、储存和相互作用研究方面取得了进展。两年前,团队曾将一团约70个质子(非反质子)“云”运送穿过CERN园区。
据负责设计和制造反物质储存与运输装置的团队负责人克里斯蒂安·斯莫拉介绍,本次实验流程类似,只是对于反质子,需要一个性能优越得多的真空室。
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