首页 > 宇宙 > 宇宙探索 >
阅读

研究者用激光轰击反氢原子:光谱与氢原子相似!不该存在的秘密是什么?

时间:2023-07-23 17:17 来源:网络 作者: 迷吧

简介:1月12号消息,据国外媒体报道,物质与反物质之间的极端不平衡是宇宙中最令人困惑的谜题之一。它们都是在大爆炸期间产生,但如今占统治地位的却是普通物质,其中缘由我们不得而知。要解决这一谜题,最显而易见的方法便是观察反物质本身。如果科学家能够发现反物质的行为有某种不同,或许就能

【晨说网探索分享】

1月12号消息,据国外媒体报道,物质与反物质之间的极端不平衡是宇宙中最令人困惑的谜题之一。它们都是在大爆炸期间产生,但如今占统治地位的却是普通物质,其中缘由我们不得而知。要解决这一谜题,最显而易见的方法便是观察反物质本身。如果科学家能够发现反物质的行为有某种不同,或许就能找到解释这种极端不平衡的线索。

研究者用激光轰击反氢原子:光谱与氢原子相似!不该存在的秘密是什么?

为此,一个研究团队决定对氢原子和反氢原子是否具有相同的光谱吸收和释放相同波长的光进行测试。他们首次对一个反氢原子进行了激光光谱分析,但获得的结果却与常规的氢原子惊人的相似。

捕捉反物质

反物质具有与普通物质相反的电荷。普通的氢原子由一个质子(正电荷)和一个小得多的电子(负电荷)组成,而反氢原子由一个反质子(负电荷)和一个反电子(又称正电子,带正电)组成。

当物质与反物质碰撞时,它们会湮灭,只留下高能质子,这也使科学家很难在实验室里研究反物质。实验室中的空气、人和实验仪器都由普通物质组成,只要有几个游荡的原子,就会使你的反原子转瞬间就消失得无影无踪。考虑到制造反物质的成本极其昂贵,这样的情况肯定不能让人满意。于是,研究者想出了一个巧妙的方法:将反物质隔离起来,使其无法碰撞到其他任何东西。利用电场,研究人员将反物质隔离在一个被称为ALPHA-2的仪器中,时间大约为10分钟。

研究者用激光轰击反氢原子:光谱与氢原子相似!

ALPHA是反氢激光物理仪器(Antihydrogen Laser Physics Apparatus)的缩写,通过该仪器,研究者终于有了一窥反粒子性质的机会。研究过程中,反物质还被冷冻到了0.5开尔文。这样的冷却是必要的,可以防止单个反原子运动速度过快而逃出陷阱。

激光!

隔离反原子之后,研究人员开始利用激光对反原子进行探测。当光击中一个原子时,如果光的波长合适,光的能量就会被原子的电子吸收。利用这些额外能量,电子就能跃迁到更高的能级轨道。之后,电子会以光的形式释放出能量,回到原来的轨道。

研究人员希望对电子释放的这些光进行光谱分析。不同的元素会释放出不同波长的光,但任意两个氢原子都应该产生相同波长的光。而且,根据已知的物理学,反氢原子也应该产生同样的光谱。

研究人员进行了3组11次试验。前两组中设置了不同的激光,第三组作为对照,没有激光。这样的实验设置可以排除一些突然出现或可能影响结果的系统问题。这些实验还能帮助鉴别出背景中的宇宙射线。当宇宙射线与粒子在大气层上方碰撞时,会产生能进入实验仪器的次级粒子,而这些粒子可能会被误认为是隔离的反氢原子发出的光。

1/212下一页

声明:本文内容仅代表作者个人观点,与本站立场无关。如有内容侵犯您的合法权益,请及时与我们联系,我们将第一时间安排处理。