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物理学家们刚刚打破了一项减缓反物质速度的新纪录

在时间倒流的镜像宇宙中,将物质换成反物质应该只会使我们重现我们都熟悉的现实,我们的宇宙和奇异的反物质镜像宇宙看起来将完全相同。

物理学家们刚刚打破了一项减缓反物质速度的新纪录

但是,如果没有呢?在当今物理学中,这种可能性不大可能出现,这可能会为研究人员打开一个全新的视野,使之成为一个值得我们追寻的问题。

不幸的是,反物质并不是那么容易研究的东西。这是一个很难获得的东西,当它遇到普通物质时容易在一阵伽马射线中消失,即使当您收集足够的东西进行检查时,它也以惊人的速度四处飞散。

对于某些研究,这不一定是一个大问题。但是,如果要测量引力对其细小粒子的软拉力,它应该尽可能静止不动是最好的。

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多年来,欧洲核研究组织(CERN)的ALPHA实验一直在研究一种方法,通过巧妙地应用精心调谐的激光器来猛击反物质粒子上的制动器。

这些实验终于取得了成果,从一级方程式赛车的速度到在郊区街道上行驶的汽车的速度,成功地减缓了反氢粒子(与氢相反的反物质,是所有元素中最轻的)。

我们已经设法通过混合和匹配各种使能量从其周围环境中泄漏出来的方法,使普通物质几乎停滞不前。减缓反物质的速度是更大的挑战,要求严格的方法不包括将其撞到物质颗粒中,因为这会导致其立即分解成辐射闪光。

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减速器技术已经成功地将反物质的整个原子从近光速减慢到近几十年来更易于控制的速度。这足以使物理学家进行至少一些测试,例如消除反氢光谱。

到目前为止,这些研究的结果表明,氢和反氢除电荷相反外基本相同。确实有点令人失望——任何差异都可以告诉我们,为什么一种物质形式一直存在于另一种形式之上,从而创造出我们都认识和喜爱的宇宙。

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尽管如此,尽管质量相同,引力对其中一个比另一个更多一点。或者,也许还有其他某种力量以我们尚未掌握的方式对反物质产生了微妙的影响。

为了对这些问题采取有效措施,我们需要进一步放慢反物质的速度:ALPHA的过程通过用光子对反原子进行弹射来减慢反原子的速度,而这不会在无意间同时搅动它们。

就像普通的氢原子一样,反氢原子也会吸收和散射光子,从而失去或获得动量。仅当光频率正确时才会出现这种效果。太高或太低,光波都会直接通过。

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研究人员对激光器进行了适当的调整,以考虑到反氢原子流向光源的速度,以确保光子在遇到时处于最佳频率。大约发生十二次碰撞后,每小时移动约300公里(刚好超过180英里)的粒子可以减慢到每小时50公里(约30英里)以下。

相反,从激光器中冲出的粒子在其相对频率上是不可见的,从而避免了加速反冲。

“使用这种技术,我们可以解决长期存在的谜团,例如:'反物质如何对引力作出反应?反物质可以帮助我们理解物理学中的对称性吗?'”不列颠哥伦比亚大学的高等化学工程学院物理学家高塔·摩莫塞(ALPHA的加拿大团队成员之一)说,“这些答案可能从根本上改变我们对宇宙的理解。”

我们需要等待一段时间,然后才能看到此类实验的结果,并为发现反物质的秘密做好准备。但是也许,这就是我们窥见那个镜像的,时光倒流的,反宇宙的东西,它看起来比我们目前最好的理论更陌生。

这项研究发表在《自然》杂志上。

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