北京時(shí)間1月8日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，科學(xué)家已經(jīng)設(shè)計(jì)出冷卻反物質(zhì)的一種新方法，這種新方法讓他們比以前更容易進(jìn)行反物質(zhì)試驗(yàn)。
此法將有助于研究人員揭開反物質(zhì)的秘密，其中包括與宇宙里的物質(zhì)相比，反物質(zhì)為什么如此罕見。每一個(gè)物質(zhì)粒子，都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的帶相反電荷的反物質(zhì)粒子，例如，反物質(zhì)電子的對(duì)應(yīng)物是正電子。物質(zhì)和反物質(zhì)相遇時(shí)，它們會(huì)相互湮滅對(duì)方。這種新方法主要著眼于反氫原子，它包含一個(gè)正電子和一個(gè)反質(zhì)子(常規(guī)氫原子包含一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子)。有關(guān)反氫原子的第一項(xiàng)試驗(yàn)是在去年進(jìn)行的。美國(guó)阿拉巴馬州奧本大學(xué)的物理學(xué)家弗朗西斯-羅比奇在聲明中說(shuō)：“反氫原子試驗(yàn)的最終目的，是把它的性質(zhì)與氫原子的性質(zhì)作對(duì)比。溫度更低的反氫將是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的重要一步。”這是因?yàn)榉礆湓油ǔＯ鄬?duì)較熱，而且非常活躍，此時(shí)測(cè)量它們會(huì)對(duì)它們的性質(zhì)產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。
羅比奇是一篇描述這種新冷卻方法的論文的聯(lián)合作者，該研究成果發(fā)表在1月6日的《物理雜志B：原子分子和光學(xué)物理學(xué)》雜志上。這種新方法利用精密激光束“敲擊”反氫原子，促使它們釋放出一些能量，從而降低它們的溫度。這一過(guò)程使反氫原子降低的溫度，應(yīng)該是以前的方法的25倍。他說(shuō)：“通過(guò)減少反氫的能量，應(yīng)該能對(duì)它的所有參量進(jìn)行更加精確的測(cè)量。我們提議的方法可使被俘獲的反氫的平均能量減少超過(guò)十分之一。”但是要想降低反物質(zhì)的溫度，科學(xué)家首先需要捕獲它。捕獲反物質(zhì)非常困難，這是因?yàn)檫@種粒子接觸到由物質(zhì)組成的物體表面時(shí)，就會(huì)被破壞掉。因此，研究人員利用復(fù)雜的磁場(chǎng)系統(tǒng)容納反物質(zhì)。這個(gè)新冷卻方法除了能讓反氫研究變得更容易以外，還能讓被捕獲的這種東西持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。2011年，歐洲物理實(shí)驗(yàn)室歐洲粒子物理研究所的科學(xué)家捕獲反物質(zhì)長(zhǎng)達(dá)16分鐘，這打破了原有世界紀(jì)錄。
羅比奇說(shuō)：“無(wú)論過(guò)程怎樣，擁有更慢的移動(dòng)速度和更深的捕獲，反氫應(yīng)該就會(huì)減少損失率。”迄今為止研究人員還未在真正的反物質(zhì)原子上嘗試這種新方法，但是他們已經(jīng)利用電腦模擬顯示了這么做的可行性。他們的評(píng)估結(jié)果顯示，這種粒子能被降溫到大約20毫開氏溫標(biāo)，與之相比，大部分被捕獲的反氫原子的溫度高達(dá)500毫開氏溫標(biāo)。他說(shuō)：“在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生必要的激光量并非一件小事。即使成功生成所需的激光，要把它與反氫捕獲試驗(yàn)結(jié)合在一起也相當(dāng)困難。我們通過(guò)評(píng)估，確定這種努力是值得付出的。”