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冬日恋曲


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[Portal  台媒 ]  星舰企业号的开端? CERN首次完成反物质的保存与装运




这辆卡车里装了92个反质子,正在进行有史以来第一次的反物质运输。(图/CERN)

欧洲核子研究中心(CERN)完成一项堪称「科幻成真」的实验,科学家首次成功将反物质「保存并运输」。这是个里程碑式的科学突破,让过去只能在实验室内短暂存在的反物质,正式迈入可移动、可保存的时代。

熟知《星舰奇航记》(Star Trek)影集的粉丝们,对反物质一定不陌生,著名的星舰「企业号」(NCC-1701)之所以能在银河间快速穿梭,使用的曲速航行必须依靠强大的「反物质能源」。这一设定是有根据的,反物质是一种由反粒子构成的物质形式,这些反粒子与普通粒子质量相同,但电荷和磁性相反。反物质一旦与普通物质相遇,两者都会瞬间湮灭并释放出纯能量。在理论上,正反物质湮灭产生的能量,比核反应、核融合都要强大得多。


著名科幻影集星舰奇航记的主角舰「企业号」,在23世纪后期,人类掌握了利用反物质为动力的星际航行能力。(图/美联社)

不过,正因为反物质很容易与环境中的普通物质发生湮灭而消失,所以极难保存,更别提成为星舰的动力来源了。

另外,在著名的推理小说《天使与魔鬼》当中,反物质也是故事中的重要道具,被当成一种高威力的炸弹。

把反物质「关起来」:关键在这三件事

回到现实,要让反物质活下来,科学家必须做到三件近乎极限的工程控制:

用「彭宁陷阱」(Penning trap)困住粒子

维持超高真空,避免接触任何物质

将温度降至约8.2开尔文(接近绝对零度)

这里要先说明什么是「彭宁陷阱」,那是由荷兰实验物理学家彭宁(Frans Michel Penning)提出,利用「电场与磁场」制造出一个拘束环境,在该环境中的特殊物质(例如带电粒子,或带电的反物质)就不会与其他粒子发生电中和或湮灭。首座「彭宁陷阱」于1959年由德裔美籍物理学家德默尔特(Hans Georg Dehmelt)成功制作,并因此项成就获得1989年诺贝尔物理学奖。

在这一次的实验中,研究团队制作出一个机动式的「彭宁陷阱」,这是一个重量超过850公斤、内建超导磁铁与超低温冷却设备的巨型装置,必须使用大型货柜才能装得下。

随后研究人员成功将92个反质子装入其中,接着从实验现场断开装置,装上卡车,并将其运送到10公里外的日内瓦实验园区。在目的地,研究团队确认92个反质子仍然存在,实验宣告成功。

一次历史性的运输测试

尽管人们担心道路震动,但这些粒子在运输过程中并未湮灭。这显示反物质可以安全地运送出实验室。

CERN研究与计算主任德蒙谢诺(Gautier Hamel de Monchenault)称赞这项壮举意义非凡,他说:「反物质运输是一项开创性且雄心勃勃的项目,我祝贺合作团队取得这一令人瞩目的里程碑。这绝对是新的科学探索之开端,我们将能够进一步加深对反物质的理解。」

为什么要送到别的园区研究

欧洲核子研究中心(CERN)的反物质工厂,是世界上唯一能够生产、储存和研究低能量反物质的场所。

然而,用于产生反物质的加速器也会产生电磁噪声,影响后续测量的精确度。因此,将反物质输送到更安静的环境中,可以将实验精度提高100到1000倍。

为了避免行车颠簸造成「彭宁陷阱」失效,这趟10公里的路程花了四小时才完成。接下来,他们的目标是实现更长距离的运输,准备送往德国杜塞道夫大学(HHU, Germany),那将是一段长达8小时的旅程。

参与研究的物理学家西蒙拉(Christian Smorra)表示:「杜塞道夫拥有专用精密实验室,那里的量测效果更好,我们希望将反质子运往那里。」

这当然又是新的技术挑战,意味着在整个运输过程中,都需要将超导磁铁的温度维持在8.2开尔文以下。「因此,除了液态氦之外,我们还需要一台发电机来为卡车上的低温冷却器供电,我们目前正在研究这种可能性。」

从科幻迈向现实的旅程

过去,反物质只能存在于固定实验设备中;现在,它可以被「装箱、上车、运走」。

这项突破意味着研究模式的根本改变——从「反物质必须待在加速器旁」,转变为「反物质可以被送往任何需要的实验室」。

当然,距离「星舰企业号」那种以反物质作为能源的时代仍然相当遥远,但这一次,确实让科幻设定首次出现了现实的工程雏形。



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DMCA / ABUSE REPORT | TOP Posted: 03-28 12:03 樓主 引用 | 發表評論
zyeminem


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1个反质子泯灭能产生多少能量?


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    TOP Posted: 03-28 13:13 #1樓 引用 | 點評
    xiyudashi


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    TOP Posted: 03-28 13:39 #2樓 引用 | 點評
    苏筱熙


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    牛逼了
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    TOP Posted: 03-28 16:33 #3樓 引用 | 點評
    Glamorous


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    TOP Posted: 03-28 19:49 #4樓 引用 | 點評
    耕耘一分收获


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    TOP Posted: 03-28 20:05 #5樓 引用 | 點評
    pepsi-cola


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    TOP Posted: 03-28 20:10 #6樓 引用 | 點評
    皮蛋不是粥


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    TOP Posted: 03-28 21:27 #7樓 引用 | 點評
    上榴草民


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    探索未知新疆域
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    铁甲二流子


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    高科技
    TOP Posted: 03-28 21:53 #9樓 引用 | 點評
    正义之光


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    TOP Posted: 03-29 13:49 #10樓 引用 | 點評
    这是个问题啊


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    TOP Posted: 03-29 15:32 #11樓 引用 | 點評
    沉睡的木玛


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    TOP Posted: 03-29 15:32 #12樓 引用 | 點評
    鸭打鹅


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    TOP Posted: 03-29 15:33 #13樓 引用 | 點評
    妮妮85


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    TOP Posted: 03-29 16:48 #14樓 引用 | 點評
    洛比


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    操心


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    TOP Posted: 03-29 20:39 #17樓 引用 | 點評

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