Skip to content

科學家首次用卡車運送反物質

896e05ff882549f2b22ea75fe6f96aa5~tplv obj

3月24日,在瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究中心,一輛看起來很普通的卡車完成了足以載入史冊的短途旅行。車上載著92個反質子,這是人類史上第一次成功在實驗室外透過公路運輸反物質。當運送任務圓滿結束時,現場響起了熱烈的掌聲,科學家甚至開了一瓶香檳來慶祝這一刻。

反物質聽起來像是科幻電影裡的核心元素,但在物理學中,它是真實存在的微小粒子。簡單來說,它與構成我們身體和周圍世界的普通物質幾乎一模一樣,只是電荷和磁矩完全相反。反物質極難保存,因為它一旦接觸到普通物質,就算只有一瞬間,兩者就會在爆發出一道能量後發生「湮滅」。

這意味著,想要運送這些微小的粒子,必須讓它們懸浮在真空裡,絕對不能碰到容器的內壁,因為容器本身就是由普通物質構成的。

為了完成這次挑戰,BASE實驗團隊研發了一套名為BASE-STEP的捕獲裝置。這套系統重達1000公斤,內部利用超導磁鐵將溫度降到了攝氏零下269度。它就像一個精密的便攜式“磁場陷阱”,利用電場和磁場將這群反質子牢牢鎖在真空室的中心。雖然這次運送的反質子質量總和還不到100個氫原子那麼重,但其技術難度極高。裝置不僅要保持極低溫,還要能承受卡車行駛中的震動、煞車和起步。

為什麼要費心把反物質搬出實驗室? Stefan Ulmer 解釋說,歐洲核子研究中心的「反物質工廠」雖然是全球唯一能大規模生產反質子的地方,但那裡各種大型加速器和設備運作產生的微小磁場波動,會幹擾極高精度的測量。這些波動雖然比地球磁場還小20000倍,卻足以讓最尖端的實驗數據產生偏差。

科學家希望把這些反物質送到更安靜的環境。透過兩台連續工作的減速器,即反質子減速器和超低能量反質子環,反質子被降能並捕獲。 Christian Smorra 指出,如果能將它們運送到像德國杜塞爾多夫海因里希·海涅大學這樣的外部實驗室,測量精度有望提高100倍甚至1000倍。這對於探究「大爆炸為何不讓物質和反物質完全抵消」以及「宇宙為何由物質主導」等終極問題至關重要。

目前的測試只是漫長征途的起點。這次在園區內的行駛只持續了約30分鐘,而前往德國的旅程至少需要8小時。目前的BASE-STEP裝置在斷電後只能維持約4小時的穩定,因此團隊正在研究如何在卡車上配備發電機,為冷卻系統持續供電。

歐洲核子研究中心的研究與計算總監Gautier Hamel de Monchenault 對此表示,這是一個雄心勃勃的先鋒計畫。隨著科技的完善,科學家們計畫在2029年後,將反物質定期運往漢諾威萊布尼茨大學等更多歐洲實驗室,開啟一場探索宇宙本質的奇妙旅程。正如Sophie Tesauri 所說,這套捕獲器旨在確保無論發生什麼,反質子都能被穩穩地鎖住。

麻省理工科技評論-人類首次運輸反物質,我們離弄清楚「宇宙為什麼全是物質」又更近了一步

那台運輸反物質的卡車(來源:CERN)

華客|新聞與歷史:科學家首次用卡車運送反物質


探索更多來自 華客 的內容

訂閱即可透過電子郵件收到最新文章。