新华社伦敦9月20日电(记者王艳红)在世界各地9个研究所、39名科学家的通力合作下,欧洲核子研究中心近日已成功制造出约5万个低能量状态的反氢原子,这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。
总部设在瑞士名城日内瓦的欧洲核子中心的相关报告18日由英国《自然》杂志在其网站发表。据介绍,几年前,欧洲核子研究中心和美国费米实验室曾分别成功地造出过反氢原子,但产量很低,一天只有几个。科学家认为,试验中所用的粒子速度太快,接近光速,是以前反氢原子产量低的原因之一。而在本次试验中,科学家对粒子减速、进行“冷却”,最终成功制造出了大量的反氢原子。参与研究的科学家说,这是反物质研究的“一个重要里程碑”。
报告说,科学家先在粒子加速器中使原子和质子相撞,制造出反质子,通过反质子减速器把它的速度降到光速的十分之一左右,然后用电磁场的“陷阱”将反质子束缚起来,使其速度进一步降到光速的百万分之几。另一方面,科学家收集放射性同位素衰变释放的正电子,也用电磁场陷阱使其减速。随后,他们把速度较低的反质子与正电子在另一个电磁场陷阱中混合。
如果反质子与正电子结合,正负电荷抵消,就会形成不带电的反氢原子,电磁场无法对它起作用。这样,反氢原子就脱离磁约束区域,撞击在金属电极上,其中的反质子和正电子分别与物质中的质子和电子湮灭。如果人们在同一地点、同一时刻观察到质子—反质子和电子—反电子湮灭的迹象,就可以确定有一个反氢原子湮灭了。
科学家说,使用这种方法,每秒钟能观察到几个反氢原子湮灭。从8月份开始,他们观测到反氢原子生成的最初迹象,估计整个试验至今共产生出了5万个反氢原子。科学家认为,能够大量地制造反氢原子,对准确比较物质与反物质的差别、解答宇宙构成等问题将有重要意义。