反物質被「儲」千秒 助解宇宙起源之謎


  圖:歐洲核子研究中心的超導螺線管磁鐵,可用來捕捉反物質美聯社

  【本報訊】據新華社、英國《每日郵報》網絡版6日消息:科學家5日在英國《自然·物理》雜誌宣告,他們成功把反氫原子儲存長達一千秒(超過16分鐘)。這項驚人的科技壯舉,有助破解為什麼宇宙大爆炸後產生相同數量的正物質和反物質、反物質之後卻消失之謎。

  反物質是宇宙最大謎團之一。因為「大爆炸」發生時所產生的物質和反物質的數量理應一樣多。但由於兩者相遇時會互相消滅,所以剩下來的只有純淨的能量。但如今結果並不是這樣,而是物質留下來,反物質消失──亦即「失去了半個宇宙」。

  科學家想知道反氫原子有否違反物理的一般規律,但儲存它直至它被物質消滅的時間一定要夠長,才能滿足實驗的需要。這種不對稱情況仍是粒子物理學最大的謎團之一。

  反氫原子是普通氫原子對應的反物質形態。反物質與普通物質相遇就會湮滅,此前製造出的反氫原子往往只能存在幾微秒的時間。2010年11月,歐洲核子研究中心利用反氫原子微弱的磁性,首次成功地用「磁場陷阱」束縛住了反氫原子,時間達172毫秒。

  5日發表的新研究在束縛時間上取得了巨大突破。科學家在論文中說,他們在這一輪研究中,先後用磁場陷阱抓住了112個反氫原子,時間從1/5秒到一千秒不等。研究科學家藤原教授說:「這些實驗仍然有很大的難度,而且必須進行既漫長又艱苦的工作,但這個新結果是非常重要的一步。現在,實驗將比以往容易一萬倍!」

  分析還顯示,這次抓住的反氫原子大多數處於基態,也就是能量最低、最穩定的狀態。這有可能是人類迄今首次製造出的基態反物質原子。如果能讓反物質原子在基態存在10分鐘到30分鐘,就可以滿足大多數實驗的需要。

  在這一輪研究中,科學家單次最多一次抓住了3個反氫原子。他們希望能將更多的反氫原子束縛較長時間,使測量數據在統計上更加精確。