验证低能耗 澳英科学家提出“量产”反氢原子理论

2015年05月22日01:28  来源:科技日报
 
原标题:科学家提出“量产”反氢原子的理论

  科技日报北京5月21日电 (记者房琳琳)发表在最近一期《物理评论快报》上的一篇论文,从理论上找到了一种可以将反氢原子生产效率提高几个数量级的方法。作者是来自澳大利亚科廷大学和英国斯旺西大学的科学家,他们认为自己的发现可以满足未来实验的需求——在更低的温度下大量生产出能被长时间约束的反氢原子。

  很多科学实验围绕反物质展开,从研究其光谱测量的属性,到测试它们如何与引力相互作用。但要进行实验,必须拥有这些反物质。当然,在大自然中反物质不会被找到,因为反物质与普通物质相遇后释放能量即湮灭,因此,在实验室制造出反物质非常具有挑战性。

  论文作者在接受物理学家组织网采访时称:“物理学定律认为,宇宙大爆炸之后,物质和反物质是等量存在的。但一个未解的科学之谜就是,所有的反物质都哪去了?为了回答这个问题,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家打算用反物质做引力和光谱实验。最简单的研究对象就是反氢原子。然而,在实验室中创建反氢原子的研究非常富有挑战性,且造价极其昂贵。”

  反氢原子对科学家很有吸引力,部分是因为它自身的性质:它由一个反质子和一个正电子/负电子组成,因为只有两个粒子,所以反氢原子比其他较大的反原子更容易生产出来。

  2002年,科学家第一次在欧核中心制造出反氢原子,2010年他们将它“局限”了30分钟。最终氢原子“销声匿迹”了,因为它与实验装置的墙壁相互作用,或者与背景气体产生了反应。

  在实验室中,有好几种方法可以产生反氢原子,其中一种方法叫做反质子—电子偶素散射反应。到目前为止,大多数这种反应被证明处于基本态。此次科学家从理论上证明,用处于兴奋态的电子偶素与反质子碰撞,能显著提高反氢原子的生产能力,特别是耗费能源显著降低。

  这是首次验证了低能耗生产反氢原子效率的理论。科学家希望这种方法能够大量生产冷的反氢原子,进而用于测试反物质的基本属性。

(来源:科技日报)

(责编:马丽、赵竹青)

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