歐洲核子研究組織(CERN)的科學家們于周二完成了史無前例的公路反質子運輸壯舉,成功測試了全球首套反物質運輸系統,為未來向歐洲各研究實驗室輸送反物質鋪平道路。
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"粒子安然返回……這意味著實驗大獲成功,"當運載卡車在CERN園區完成10公里行駛返回后,該機構物理學家斯特凡·烏爾默向記者表示。作為CERN"重子反重子對稱性實驗"(BASE)項目發言人,烏爾默指出,雖然這段距離看似微不足道,卻標志著"新紀元的開端"。
可見物質與其神秘孿生兄弟反物質被認為幾乎完全相同,只是電荷與磁性屬性相反。科學家至今仍在探究:既然宇宙大爆炸應當產生等量物質與反物質,為何現今宇宙中物質數量遠超反物質?當反物質與物質接觸時會發生湮滅,在能量粒子迸發的閃光中消失殆盡。因此,移動反物質粒子始終是重大技術挑戰——而這一難題如今似乎已被攻克。
反物質工廠
"這簡直太棒了!"CERN"反物質工廠"技術協調員弗朗索瓦·布坦感嘆道。這座全球唯一能生產、存儲和研究反質子的設施,其粒子加速器與減速器產生的波動會影響測量精度。為突破瓶頸,科學家發明了將反質子困于特殊離子阱的技術,使其能被轉移至其他干擾更小的實驗設施進行更精密研究。
"我們試圖理解自然界的基本對稱性規律,而離開加速器設施進行實驗,測量精度能提升100到1000倍,"烏爾默解釋道。為籌備此次全球首次反物質運輸,科研團隊將92個反質子組成的粒子云捕獲并存儲于便攜式低溫彭寧離子阱中。通過冷卻至8.2開爾文(零下268攝氏度)以減緩粒子運動,同時借助強力真空系統防止其與阱內殘余氣體碰撞而湮滅。
重大突破
當數十名佩戴安全帽的CERN科學家齊聚反物質工廠,目睹重達850公斤的離子阱——形似大型文件柜——被黃色天車小心吊運至實驗室時,現場氣氛緊張。雖經多次演練,但將巨型設備裝載至平板卡車并啟動運輸仍屬開創性壯舉。
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"最關鍵的環節是公路運輸,因為會產生額外振動,"CERN實驗物理部安全負責人馬庫斯·揚科夫斯基向法新社表示。車身印有"反物質在行動"標識的卡車,在黃色廂式貨車與紅色閃光小車護送下緩緩穿越CERN園區。烏爾默駕車緊隨其后,全程緊盯手機監測屏上反物質的"生命體征"——反質子振動特征頻率呈現為雙峰M形曲線。
"峰高代表阱內反質子數量,"他解釋道,并警告若波形變為單峰則意味著反質子已湮滅。行駛途中波形雖略有變化,但烏爾默隨后說明這是探測器諧振頻率偏移了幾個赫茲所致。"粒子位置依然穩定,"他在運輸結束后欣喜表示,"整個過程非常順利……這是巨大的成功。"
CERN計劃最終將反質子運送至歐洲多所實驗室,首站將是八小時車程外的德國杜塞爾多夫精密測量實驗室。"這意味著我們必須將離子阱的超導磁體在8.2開爾文以下維持這么長時間,"BASE-STEP實驗負責人克里斯蒂安·斯莫拉在聲明中表示。他指出最大挑戰在于反物質抵達目的地時:"如何在不損失粒子的情況下將其轉移至實驗裝置。"
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