反物质与物质有何区别?
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发布时间：2024-05-14 18:13
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时间：2024-05-31 19:37
物理学家试图通过一项新研究寻找物质与反物质之间的不同之处。反物质也是一种物质，但电荷与普通物质相反，还可能存在其它区别，就像普通物质“邪恶的双胞胎”。但令人纳闷的是，宇宙中的物质远多于反物质，而原因我们尚不清楚。此次物理学家在研究氢的反物质、即反氢时，并未找到他们预期中的差别，但找到了一种研究反物质的新方法，比之前的任何方法都要出色。
反物质与普通物质有何区别？
对于宇宙中的物质，物理学家有几种不同的归类方法。但其中最令我们这些普通人好奇的，还是“物质-反物质”的分类。该理论认为，每个粒子都拥有一个质量相同、但电荷相反的反粒子，就像它的镜像一样。在宇宙大爆炸刚刚发生后，宇宙中物质与反物质粒子的数量应当完全相等。两者相遇后，便会瞬间湮灭、并释放出能量。因此有人甚至得出了“宇宙不应该存在”的结论。但不知为何，构成你、我、地球、太阳、乃至我们所见万物的粒子，几乎全都是普通粒子。据欧核中心指出，宇宙中每10亿个粒子中，只有1个为反粒子。
“反物质物理学界一直想找到物质与反物质之间的区别。”欧核中心的古恩·卡特里（Gunn Khatri）指出，“但每一步都带领我们朝回答另一个问题更进一步：‘为什么反物质比普通物质少这么多呢？’”
反物质与普通物质有何区别？
为更好的认识反物质，科学家将欧核中心的反质子减速器作为研究工具。反质子减速器能够产生反质子，并减慢其运动速度。反氢激光物理仪器（ALPHA）再将这些反质子与正电子相结合，组成一个反氢原子。研究人员设法固定住反氢原子后，便可以用研究普通原子的方式对其进行分析。在每轮实验中，反氢激光物理仪器会用激光脉冲发射出500个反氢原子，使原子中的电子跃迁至更高能级。接着，这些电子再跃回较低能级，反氢原子便会释放出带有标志性波长的光子。这就是著名的莱曼-阿尔法跃迁（Lyman-alpha transition），常被天文学家用来研究极远处的天体。
研究人员对发射出的光子进行了测量，发现它们的波长与普通氢原子发射的完全相同。研究人员原期望找到一些反物质与物质的不同之处，但却发现它们毫无分别。不过，这项实验还有第二项重要用途：“我们想用它对反氢实施激光冷却。”欧核中心反氢激光物理仪器发言人杰弗里·汉斯特（Jeffrey Hangst）表示。这项研究首次证明，欧核中心的新激光冷却法在实验中完全可行。
反物质与普通物质有何区别？
物理学家会利用激光捕获原子，并将原子冷却至接近绝对零度。该研究论文指出，能够观察到反氢原子中的电子在激光脉冲照射下发生跃迁、并释放出光子，“是一项决定性的技术进步”。这说明科学家很快也可以用激光来冷却反物质原子，进而开展更精确的测量。
反氢激光物理仪器即将进行设备升级。升级完成后，科学家会让反氢原子在该仪器中掉落，分析它们在地球引力作用下的表现是否与普通氢原子不同。
这项研究固然没有欧核中心“用卡车运输反物质”的设想那样异想天开，但无疑也是一项重要研究。反物质和普通物质之间的任何区别，都可以帮助我们弄清为何宇宙并未在大爆炸之后即刻湮灭、化为乌有。汉斯特等研究人员还不清楚自己的实验会取得怎样的发现，但每取得一点新结果，都会激励他们继续奋勇向前。正如汉斯特所说：“我们只是在追寻真相而已。”
