真的有毀滅世界的反物質(zhì)存在!

   當(dāng)你照鏡子時(shí)，鏡中的那個(gè)你如果真的存在并出現(xiàn)在你面前，會(huì)怎么樣呢? 世界是由物質(zhì)所組成，但你知道有毀滅世界的反物質(zhì)存在嗎?

　英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站2010年11月17日發(fā)布報(bào)告，歐洲核子研究中心的科學(xué)家們?cè)跉W洲當(dāng)?shù)貢r(shí)間的17日表示，通過(guò)歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，人工制造的38個(gè)反氫原子存在了大約0．17秒。他們俘獲了這些少量的“反物質(zhì)”，是人類(lèi)研究反物質(zhì)過(guò)程中的一次重大突破。

反物質(zhì)原本只是一種假想的物質(zhì)形式，美國(guó)物理學(xué)家卡爾·安德遜，在1932年觀(guān)測(cè)到正電子徑跡并首次提出，并為此在1936年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。而“中國(guó)反物質(zhì)武器之父” 趙忠堯當(dāng)時(shí)就是他的同學(xué)，并在他隔壁辦公室，據(jù)說(shuō)安德遜的研究是受趙的啟發(fā)才做到的。后又由英國(guó)理論物理學(xué)家保羅·狄拉克在20世紀(jì)50年代最早預(yù)測(cè)了反物質(zhì)的存在。后來(lái)直至80年代初中國(guó)成立了反物質(zhì)研究所，趙忠堯擔(dān)任了技術(shù)顧問(wèn)。

反物質(zhì)指的是粒子世界里的現(xiàn)象。因?yàn)槭澜缡怯晌镔|(zhì)所組成，即“正”物質(zhì)所組成，正物質(zhì)是由分子原子所組成，原子是由帶負(fù)電荷的電子繞帶正電荷的原子核旋轉(zhuǎn)所組成，原子核里有帶正電荷的質(zhì)子和中子所組成。安德遜發(fā)現(xiàn)正電荷的電子之后，原子核反而是由負(fù)電荷的質(zhì)子所組成，如此鏡像過(guò)來(lái)成為反物質(zhì)現(xiàn)象。愛(ài)因斯坦預(yù)言過(guò)反物質(zhì)的存在。按照物理學(xué)家假想，宇宙誕生之初曾經(jīng)產(chǎn)生等量的物質(zhì)與反物質(zhì)，而兩者一旦接觸便會(huì)相互湮滅抵消，發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量。

從理論上說(shuō)，不到500克反物質(zhì)的破壞力超過(guò)世界上最大氫彈的威力。如果想把人類(lèi)送上火星，僅需要幾十毫克，只需要6周的時(shí)間就可以到達(dá)。0.25克反物質(zhì)炸彈就足以將梵蒂岡從地球上抹去。只需一丁點(diǎn)就能摧毀一個(gè)星球。

物理學(xué)上一個(gè)最大的謎團(tuán)就是，我們這個(gè)世界為何由占據(jù)壓倒性地位的正常物質(zhì)構(gòu)成，而不是反物質(zhì)。原因是反物質(zhì)極不穩(wěn)定而幾乎不存在于自然界。研究人員8年前在實(shí)驗(yàn)室里制成反物質(zhì)，但這些反物質(zhì)一接觸容器壁便瞬息湮滅。

首先，在地球上很難發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)。因?yàn)榱Ｗ优c反粒子碰到一起，就像冰塊遇上火球一樣，或者一起消失，或者轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌Ｗ印Ｋ栽诘厍蛏希次镔|(zhì)一旦碰上其它物質(zhì)就會(huì)被兼并掉。其次，制造反物質(zhì)相當(dāng)困難而且耗費(fèi)巨大，需要如SSC或LHC之類(lèi)的高科技儀器，并且即使制造出反物質(zhì)，也難以保存，因?yàn)榈厍蛏先f(wàn)物都由物質(zhì)構(gòu)成。

太陽(yáng)表面的氣體很熱，其中熱運(yùn)動(dòng)速度較快的原子的速度已超過(guò)了太陽(yáng)表面的逃逸速度，這就是太陽(yáng)風(fēng)的起因，若太陽(yáng)是反物質(zhì)恒星，太陽(yáng)風(fēng)就由反原子組成，它吹到行星上，就會(huì)和行星的正原子相湮滅。于是正物質(zhì)組成的行星會(huì)逐漸消失掉，這種消失過(guò)程沒(méi)有發(fā)生，就證明了整個(gè)太陽(yáng)系中沒(méi)有反物質(zhì)天體。這樣，如果要存在反物質(zhì)天體，它至少應(yīng)在太陽(yáng)系之外。整個(gè)銀河系都是由正物質(zhì)組成的。

1979年，美國(guó)科學(xué)家把一個(gè)有60層樓高的巨大氣球放到離地面35公里的高空，氣球上載有一批十分靈敏的探測(cè)儀器，結(jié)果，它在高空獵取了28個(gè)反質(zhì)子。這是在地球以外第一次發(fā)現(xiàn)的反物質(zhì)。1998年的夏天，美國(guó)宇航局把阿爾法磁譜儀送上了太空。它的主要目標(biāo)之一是尋找宇宙射線(xiàn)中的反原子核。由于我國(guó)參與了這項(xiàng)研究，因此新聞媒體曾熱心地宣傳過(guò)它。美國(guó)著名華裔科學(xué)家丁肇中也正致力于此。自從宇宙大爆炸理論出現(xiàn)后，科學(xué)家又一直致力于從宇宙射線(xiàn)中找到猜想中的神秘的反物質(zhì)。1998年6月3日，由丁肇中主持的這項(xiàng)研究已有16個(gè)國(guó)家的科學(xué)家參與其中，投入的資金更是高達(dá)1000多億美元。許多科學(xué)家表示：只要能發(fā)現(xiàn)宇宙反物質(zhì)的存在，那么這將是當(dāng)之無(wú)愧的諾貝爾獎(jiǎng)。

在多數(shù)理論家看來(lái)，宇宙中正反物質(zhì)的大尺度分離是不可能發(fā)生的。因此，三千萬(wàn)光年的范圍內(nèi)沒(méi)有反物質(zhì)天體，已說(shuō)明宇宙中大塊的反物質(zhì)是不存在的。但是理論家也相信，極早期宇宙中正反物質(zhì)應(yīng)當(dāng)?shù)攘俊＿@樣，需要做的事是尋找物理機(jī)理，來(lái)說(shuō)明宇宙如何才能從正反物質(zhì)等量的狀態(tài)過(guò)渡到正物質(zhì)為主的狀態(tài)。

在宇宙的某個(gè)地方，一定存在著反物質(zhì)世界。如果反物質(zhì)世界真的存在的話(huà)，那么，它只有不與物質(zhì)會(huì)合才能存在?？晌镔|(zhì)與反物質(zhì)怎樣才能不會(huì)合？反物質(zhì)在宇宙何方？這還是待解之迷。

實(shí)際上，早在1995年，歐洲核子研究中心就首次制造出了9個(gè)反氫原子。但反氫原子只要與周?chē)h(huán)境中的正氫原子相遇就會(huì)湮滅，因此實(shí)驗(yàn)室中造出來(lái)的反氫原子稍縱即逝，科學(xué)家們根本無(wú)從研究它的真面目。2002年，歐洲核子研究中心的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，反氫原子可以大量制造，但如何讓它們存在時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)仍是難題。

因此，11月17日這次歐洲核子研究中心實(shí)驗(yàn)成果的突破就在于，人工制造的38個(gè)反氫原子存在了大約五分之一秒。這等數(shù)量的反物質(zhì)不足以讓一只100瓦燈泡發(fā)光二十億分之一秒，數(shù)量相當(dāng)少，連一杯咖啡都熱不了。這個(gè)時(shí)間在普通人看來(lái)也許非常短，但對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，已比先前有了實(shí)質(zhì)性的延長(zhǎng)，足夠他們進(jìn)行較為深入的觀(guān)察和研究。

科學(xué)家稱(chēng)，研究反物質(zhì)，之所以選擇氫原子入手，是因?yàn)闅湓又话粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，是最簡(jiǎn)單的原子，因此被看做是物理學(xué)領(lǐng)域最佳的研究對(duì)象。

反氫原子具有“少許磁性”，“你可以把它們想象成羅盤(pán)指針，能夠利用磁場(chǎng)探知它們的存在。我們制成一只強(qiáng)有力的"磁瓶"，在里面造出反物質(zhì)”。另外，反氫原子運(yùn)動(dòng)速度不能太快，否則便難以捕獲。讓反氫原子溫度降至0.5開(kāi)氏度，相當(dāng)于零下272.65攝氏度、即接近絕對(duì)零度，使反氫原子處于低能量狀態(tài)。“如果它們運(yùn)動(dòng)得不至于太快，那么就算被"抓住"了。但是生產(chǎn)一千億分之一克的反物質(zhì)，需要耗資近60億美元，因此尚不具有經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值。

2010.11.19