欧洲核子研究组织(CERN)的科学家们于周二完成了史无前例的公路反质子运输壮举,成功测试了全球首套反物质运输系统,为未来向欧洲各研究实验室输送反物质铺平道路。
"粒子安然返回……这意味着实验大获成功,"当运载卡车在CERN园区完成10公里行驶返回后,该机构物理学家斯特凡·乌尔默向记者表示。作为CERN"重子反重子对称性实验"(BASE)项目发言人,乌尔默指出,虽然这段距离看似微不足道,却标志着"新纪元的开端"。
可见物质与其神秘孪生兄弟反物质被认为几乎完全相同,只是电荷与磁性属性相反。科学家至今仍在探究:既然宇宙大爆炸应当产生等量物质与反物质,为何现今宇宙中物质数量远超反物质?当反物质与物质接触时会发生湮灭,在能量粒子迸发的闪光中消失殆尽。因此,移动反物质粒子始终是重大技术挑战——而这一难题如今似乎已被攻克。
反物质工厂
"这简直太棒了!"CERN"反物质工厂"技术协调员弗朗索瓦·布坦感叹道。这座全球唯一能生产、存储和研究反质子的设施,其粒子加速器与减速器产生的波动会影响测量精度。为突破瓶颈,科学家发明了将反质子困于特殊离子阱的技术,使其能被转移至其他干扰更小的实验设施进行更精密研究。
"我们试图理解自然界的基本对称性规律,而离开加速器设施进行实验,测量精度能提升100到1000倍,"乌尔默解释道。为筹备此次全球首次反物质运输,科研团队将92个反质子组成的粒子云捕获并存储于便携式低温彭宁离子阱中。通过冷却至8.2开尔文(零下268摄氏度)以减缓粒子运动,同时借助强力真空系统防止其与阱内残余气体碰撞而湮灭。
重大突破
当数十名佩戴安全帽的CERN科学家齐聚反物质工厂,目睹重达850公斤的离子阱——形似大型文件柜——被黄色天车小心吊运至实验室时,现场气氛紧张。虽经多次演练,但将巨型设备装载至平板卡车并启动运输仍属开创性壮举。
"最关键的环节是公路运输,因为会产生额外振动,"CERN实验物理部安全负责人马库斯·扬科夫斯基向法新社表示。车身印有"反物质在行动"标识的卡车,在黄色厢式货车与红色闪光小车护送下缓缓穿越CERN园区。乌尔默驾车紧随其后,全程紧盯手机监测屏上反物质的"生命体征"——反质子振动特征频率呈现为双峰M形曲线。
"峰高代表阱内反质子数量,"他解释道,并警告若波形变为单峰则意味着反质子已湮灭。行驶途中波形虽略有变化,但乌尔默随后说明这是探测器谐振频率偏移了几个赫兹所致。"粒子位置依然稳定,"他在运输结束后欣喜表示,"整个过程非常顺利……这是巨大的成功。"
CERN计划最终将反质子运送至欧洲多所实验室,首站将是八小时车程外的德国杜塞尔多夫精密测量实验室。"这意味着我们必须将离子阱的超导磁体在8.2开尔文以下维持这么长时间,"BASE-STEP实验负责人克里斯蒂安·斯莫拉在声明中表示。他指出最大挑战在于反物质抵达目的地时:"如何在不损失粒子的情况下将其转移至实验装置。"
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