科學家提出“量産”反氫原子的理論
- 發佈時間：2015-05-22 07:31:36 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京5月21日電 （記者房琳琳）發表在最近一期《物理評論快報》上的一篇論文，從理論上找到了一種可以將反氫原子生産效率提高幾個數量級的方法。作者是來自澳大利亞科廷大學和英國斯旺西大學的科學家，他們認為自己的發現可以滿足未來實驗的需求——在更低的溫度下大量生産出能被長時間約束的反氫原子。
很多科學實驗圍繞反物質展開，從研究其光譜測量的屬性，到測試它們如何與引力相互作用。但要進行實驗，必須擁有這些反物質。當然，在大自然中反物質不會被找到，因為反物質與普通物質相遇後釋放能量即湮滅，因此，在實驗室製造出反物質非常具有挑戰性。
論文作者在接受物理學家組織網採訪時稱：“物理學定律認為，宇宙大爆炸之後，物質和反物質是等量存在的。但一個未解的科學之謎就是，所有的反物質都哪去了？為了回答這個問題，歐洲核子研究中心（CERN）的科學家打算用反物質做引力和光譜實驗。最簡單的研究對象就是反氫原子。然而，在實驗室中創建反氫原子的研究非常富有挑戰性，且造價極其昂貴。”
反氫原子對科學家很有吸引力，部分是因為它自身的性質：它由一個反質子和一個正電子/負電子組成，因為只有兩個粒子，所以反氫原子比其他較大的反原子更容易生産出來。
2002年，科學家第一次在歐核中心製造出反氫原子，2010年他們將它“局限”了30分鐘。最終氫原子“銷聲匿跡”了，因為它與實驗裝置的墻壁相互作用，或者與背景氣體産生了反應。
在實驗室中，有好幾種方法可以産生反氫原子，其中一種方法叫做反質子—電子偶素散射反應。到目前為止，大多數這種反應被證明處於基本態。此次科學家從理論上證明，用處於興奮態的電子偶素與反質子碰撞，能顯著提高反氫原子的生産能力，特別是耗費能源顯著降低。
這是首次驗證了低能耗生産反氫原子效率的理論。科學家希望這種方法能夠大量生産冷的反氫原子，進而用於測試反物質的基本屬性。
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