物理学家要给反物质搬家,总共分几步?
物理学家要给反物质搬家,总共分几步?
欧洲核子研究中心(CERN)正在开展一项前所未有的科学实验:将反物质从CERN运送到其他实验室。这是人类历史上首次尝试运输反物质,标志着反物质研究进入了一个全新阶段。
反物质是一种与普通物质相对的物质形态,由反质子、反中子和反电子构成。当反物质与普通物质相遇时,会发生湮灭反应,释放出巨大的能量。这种能量释放过程遵循质能方程E=mc²,意味着即使是极少量的反物质也能产生惊人的能量。例如,6克反物质湮灭产生的能量足以摧毁一座大型城市。
反物质的稀缺性和研究难度使得科学家们一直在努力探索如何更好地理解和利用它。为了实现反物质的储存和运输,科学家们采用了磁阱技术,通过磁场将反质子悬浮在真空环境中,避免其与容器壁接触发生湮灭。目前,反质子的最长储存记录已经达到了405天。
在正式运输反物质之前,科学家们使用质子进行了预实验。70个质子作为“先头部队”,在起重机的帮助下登上了专用运输卡车。这些质子被封装在一个配备了超导磁体、液氦冷却系统和电力系统的专用设施中,整个系统重达一吨以上。实验结果显示,质子在运输过程中保持了稳定状态,为反物质的实际运输奠定了基础。
BASE-STEP项目中承载质子的“转移设施”在吊臂下离开实验大厅。图片来源:CERN
BASE-STEP项目中承载质子的“转移设施”在吊臂下落入卡车。图片来源:CERN
转场结束,绿色信号表明70个质子还“活着”。图片来源:CERN
反物质的实际运输将分为两个阶段进行:BASE-STEP计划将运输大约1000个反质子到实验条件更好的实验室,而PUMA计划则是在CERN内部两个相距600米的场地间转运10亿个反质子。这些实验不仅展示了人类在极端条件下控制和运输反物质的能力,也为未来更深入的反物质研究开辟了新的可能性。
尽管反物质运输听起来充满风险,但科学家们表示,即使发生意外,产生的能量也相当有限,不会对公众构成威胁。更重要的是,这些实验有望帮助科学家们更好地理解宇宙大爆炸初期的状态,以及物质与反物质之间的不对称性,从而推动人类对宇宙本质的认识。