丈量全天下|物理学家使反物质原子保存时间延长至17分钟
用于提取反物质原子的核心部件
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欧洲核子研究中心的科学家利用反氢激光物理仪器（ALPHA）捕获到了数量可观反氢原子 ， 共计309个 ， 并使其在粒子陷阱装置中保存了1000秒（约17）分钟---据说以目前的技术已经可以达到39分钟 ， 使其保存时间较以往增加了四个数量级 。 2010年 ， 欧洲原子能研究中心（CERN）利用反氢激光物理仪器（ALPHA）第一次创造出并捕获到了数量可观的飞行状态下的反氢原子 ， 不过这个“可观”只是相较过去而言 ， 当时的技术力仍然只允许他们将38个反氢原子用磁场保存0.172秒 ， 在这么短的时间内对这么少的原子进行研究和分析 ， 显然还是不太够 。
用于提取反物质原子的磁场示意图
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科学家表示 ， 要想保存住反物质原子是十分困难的事 ， 没有足够强的电荷和磁场 ， 反物质原子是很难停留在磁场中的 。 一般反物质原子往往只会出现几毫秒就会立即消失 。 科学家们利用多个磁场的综合作用 ， 将反质子和正电子组合到一起 ， 才形成反氢原子 ， 然而 ， 由于反氢原子不带电 ， 不能通过电磁方法进行捕捉 ， 只能利用通过原子转动时产生的磁矩（magneticmoment）通过磁力方面的途径去进行约束和捕捉 ， 其难度可想而知 。 为成功捕捉反氢原子,科学家们对分离器进行了深度冷却 ， 并为此加装了结构异常复杂的设备 。
此次实验为今后的反物质研究打下了更为坚实的基础 。 接下来 ， 欧洲核子研究中心的科学家们计划研究 ， 万有引力对反物质的影响 。 通过试验 ， 观看反氢原子在没有约束的情况下 ， 受到重力影响后是被吸引呢还是被排斥——换言之 ， 反物质与我们的世界的相互作用力是否相反 。
【丈量全天下|物理学家使反物质原子保存时间延长至17分钟】科学家们正在实验室里构建结构复杂的反物质研究设备
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当然 ， 在目前的物理学框架下 ， 几乎可以确定反氢原子仍然会受到地球重力而“下落” 。 在下一步的试验中 ， ALPHA小组将会把一些反氢原子冷却到接近绝对零度的状态、让它们的运动变得极为缓慢 ， 然后取消磁场约束 ， 观察它们的坠落方向 。 虽然希望渺茫 ， 但假如反氢原子“向上坠落” ， 反重力就将成为可能 ， 而人类的未来也会因此而变得与众多科幻故事更为相似 。 此前 ， 曾有科学家表示 ， 研究万有引力对反物质的影响可能性几乎为零 ， 因为科学家们所能控制住的反物质十分少 ， 而且其留存时间是极其短暂的 。
但此次实验中 ， 科学家们成功将反物质的保存时间延长了4倍 ， 为进行进一步研究提供了条件 。 反物质是物理学领域最令人迷惑的问题之一 。 为什么今天的宇宙由正物质构成而不是反物质？当前有关亚原子世界的最优理论——粒子物理标准模型也无法给出答案 。 但科学家认为 ， 物质和反物质属性之间的微小差异可能就是答案所在 ， 而这种差异体现在违反CPT对称定理上 。 CPT对称是指 ， 把粒子用反粒子替换 ， 右手坐标系换成左手坐标系 ， 以及所有粒子速度反向 ， 物理定律不变 。
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