欢迎您访问科普小知识本站旨在为大家提供日常生活中常见的科普小知识,以及科普文章!
您现在的位置是:首页  > 科普文章

反物质与普通物质有何区别?目前还看不出来

科普小知识2022-02-18 13:23:10
...

反物质与普通物质有何区别?目前还看不出来

根据国外媒体的报道,无论研究人员做了多少尝试,似乎他们都找不到物质和反物质的区别。

物理学家正试图通过一项新的研究发现物质和反物质之间的区别。反物质也是一种物质,但电荷与普通物质相反,可能还有其他区别,就像普通物质“邪恶的双胞胎”。但令人困惑的是,宇宙中的物质远比反物质多,原因还不清楚。这一次,物理学家没有发现他们在研究氢的反物质或反氢时所期望的差异,而是发现了一种研究反物质的新方法,这种方法比以前的任何方法都好。

物理学家对宇宙中的物质有几种不同的分类方法。但我们普通人最好奇的是“物质-反物质”的分类。该理论认为每个粒子都有一个质量相同但电荷相反的反粒子,就像它的镜像一样。就在大爆炸之后,宇宙中物质和反物质粒子的数量应该完全相等。当两者相遇时,它们立即湮灭并释放能量。因此,有些人甚至得出结论,“宇宙不应该存在”。但不知何故,组成你、我、地球、太阳甚至我们所看到的一切的粒子几乎都是普通粒子。根据欧洲粒子物理研究所,宇宙中每10亿个粒子中只有一个是反粒子。

"反物质物理学一直想找出物质和反物质之间的区别。"欧洲核中心的冈恩·卡特里指出,“但是每走一步都会让我们进一步回答另一个问题:‘为什么反物质比普通物质少这么多?“

为了更好地理解反物质,科学家们使用了欧洲核中心的反质子减速器作为研究工具。反质子减压器可以产生反质子并减缓其运动速度。反氢激光物理仪器(ALPHA)将这些反质子与正电子结合在一起,形成一个反氢原子。在研究人员试图固定反氢原子后,他们可以通过研究普通原子来分析它。在每一轮实验中,反氢激光物理仪器将使用激光脉冲发射500个反氢原子,使原子中的电子跃迁到更高的能级。然后,这些电子跳回到较低的能级,反氢原子将释放出具有符号波长的光子。这就是著名的莱曼-阿尔法跃迁,天文学家经常用它来研究遥远的天体。

研究人员测量了发射的光子,发现它们的波长与普通氢原子发射的波长完全相同。研究人员希望发现反物质和物质之间的一些差异,但发现它们没有什么不同。然而,这个实验还有第二个重要目的:“我们想用它来激光冷却反氢。”欧洲核中心反氢激光物理仪器发言人杰弗里·杭斯特说。本研究首次证明了欧洲核子研究中心新的激光冷却方法在实验中是完全可行的。

物理学家将使用激光捕获原子,并将它们冷却到接近绝对零度。研究论文指出,能够观察反氢原子在激光脉冲照射下的电子跃迁并释放光子是“决定性的技术进步”。这表明科学家也可以很快用激光冷却反物质原子,从而进行更精确的测量。

反氢激光物理仪器即将升级。升级完成后,科学家将把反氢原子放入仪器中,分析它们在地球引力作用下的表现是否不同于普通氢原子。

尽管这项研究不像欧洲核中心“用卡车运输反物质”的想法那样异想天开,但它无疑是一项重要的研究。反物质和普通物质之间的任何区别都可以帮助我们理解为什么宇宙没有在大爆炸后立即消失。像汉斯这样的研究人员不知道他们的实验会发现什么,但是每一个新的结果都会激励他们继续前进。正如汉斯所说,“我们只是在寻找真相。”