據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月7日(北京時(shí)間)報(bào)道,最近,一個(gè)由美國和加拿大科學(xué)家組成的國際研究小組,提出了一種為陷落反氫原子制冷的新方法,能使反氫原子溫度比現(xiàn)在所能達(dá)到的溫度低25倍,使它們更穩(wěn)定,便于開展各種實(shí)驗(yàn)操作。研究人員指出,該成果有可能大大推動反物質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)步,幫人們揭示反物質(zhì)迄今未知的神秘性質(zhì)。相關(guān)論文發(fā)表在最近的國際物理學(xué)會(IOP)出版物《物理學(xué)雜志B輯:原子、分子與光學(xué)物理》上。
反氫原子是在超高真空陷阱中,將反質(zhì)子射入正電子等離子體而形成。在此過程中,反質(zhì)子會捕獲一個(gè)正電子,成為一個(gè)處于激發(fā)態(tài)的反氫原子,相對于它們的陷落深度而言,其能量較高,會干擾人們對其性質(zhì)的檢測。降低反氫原子能量的方法主要是用激光將其降低到極低溫度。這一過程叫做多普勒冷卻(Doppler cooling),已經(jīng)比較成熟。
測量反物質(zhì)要求嚴(yán)格的參數(shù)限制?!霸斐霰匦钄?shù)量的波長在121納米的激光,并使這種光配合反氫原子捕獲實(shí)驗(yàn),這并非瑣碎研究?!闭撐暮现?、美國奧本大學(xué)教授弗朗西斯?羅拜奇奧克斯說,經(jīng)過一系列計(jì)算機(jī)模擬,他們證明了該方法能將反氫原子冷到約20毫開,而目前紀(jì)錄為500毫開。
“降低了反氫原子能量,對其所有參數(shù)的檢測就可能更加精確。我們的方法能使陷落的反氫原子平均能量降到不足原來的1/10。”羅拜奇奧克斯說,“反氫原子實(shí)驗(yàn)的最終目標(biāo)是將它們的性質(zhì)與氫原子作比較,降低其能量是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的重要一步?!?/P>
“無論過程是什么,反氫原子的運(yùn)動速度越慢,就會陷落得越深,由此損失也會越少?!绷_拜奇奧克斯說。2011年,歐洲核子研究中心(CERN)報(bào)告說,他們將反物質(zhì)陷落時(shí)間延長到1000秒,一年后,人們對反氫原子進(jìn)行了首次實(shí)驗(yàn)。雖然控制陷落反氫原子的技術(shù)過程已廣為人知,但研究人員認(rèn)為,激光致冷還能使反氫原子被陷落的時(shí)間大大增加。
造出更冷的反氫原子,還可用于測量反物質(zhì)的重力性質(zhì)。論文合著者、加拿大國家粒子與核物理國家實(shí)驗(yàn)室的藤原誠說,至今還沒人見過反物質(zhì)在重力場中是上升還是下降,要實(shí)現(xiàn)這一觀察,激光致冷技術(shù)是非常重要的一步。
總編輯圈點(diǎn)
當(dāng)1克物質(zhì)和1克它的反物質(zhì)相撞湮滅時(shí),迸發(fā)出的能量無可比擬。如果用反物質(zhì)來制造武器,只需幾克便可摧毀地球;如果想把人類送上火星,需要千萬噸以上的化學(xué)原料,而幾十毫克的反物質(zhì)燃料就能辦到。反物質(zhì)的“超能量”無疑吊足了科學(xué)家的胃口,盡管目前只在實(shí)驗(yàn)室中制造并短暫捕捉到了反物質(zhì)原子,而文中提到的激光致冷技術(shù),在讓反氫原子溫度大大降低的同時(shí),也使科學(xué)家離揭開反物質(zhì)的“神秘面紗”又“近了一步”。
欄目導(dǎo)航
內(nèi)容推薦
更多>2020-03-20
2019-06-05
2019-03-05
2018-10-10