反物质对物理学家来说并不新鲜。 毕竟,早在 1933 年,他们就发现了第一个反粒子——与普通粒子完全相同,只是它们的电荷相反。 由于反物质粒子通常只需几百万分之一秒就会与它们的物质对应物接触,从而在微小的能量爆发中湮灭自身,因此物理学家一直专注于寻找让它们静止足够长的时间来做一些有趣的事情的方法。 特别是,他们 15 年来一直在尝试将反质子与反电子结合形成反氢原子。
今年一月,由德国于利希核物理研究所的沃尔特·奥勒特领导的团队宣布,他们制造了九个反氢原子——而无需首先减慢粒子的速度。 研究人员使用了位于日内瓦的欧洲粒子物理实验室 CERN 的粒子加速器来产生反质子束,然后将其通过氙气。 每当反质子与氙原子碰撞时,它就会产生反电子,或正电子。 由于正电子在电场中会被反质子吸引,因此这两个粒子有时会结合形成反氢原子。
诀窍在于让一对粒子以大致相同的速度和方向移动。 奥勒特说,我们产生的正电子具有各种各样的速度。 有时,其中一个正电子会与反质子的速度相同,这时它们就会结合。 因为反氢原子是电中性的(正电子的正电荷抵消了反质子的负电荷),所以奥勒特制造的那些不再局限于加速器的环形电磁场,而是猛冲到一个硅墙中。 撞击时,它们再次分离成粒子并被湮灭,释放出被探测器拾取的特征辐射爆发。
由于奥勒特的这项技术实际上在创造反氢原子后立即将其摧毁,因此它无法帮助回答关于反物质的一些基本问题:例如,为什么它在宇宙中似乎如此罕见,以及它是物质的真实镜像,还是在某些微妙方面有所不同。 为此,奥勒特正在与哈佛大学的物理学家杰拉尔德·加布里埃尔斯合作,后者在今年年底试图在 CERN 创造相对缓慢移动的反氢。 加布里埃尔斯的计划是用磁铁减慢和捕获反质子,并通过将正电子(来自放射性钴)通过钨晶体来减慢它们的速度。 最终,他希望在反原子在磁阱中懒洋洋地漂浮时,用激光束探测它们。 加布里埃尔斯解释说,当你的反氢太少时,你不会想在实验室里追逐它。 你希望它坐在那里,这样你就可以看着它。














