歐洲科學家首次長時間捕捉到反物質 _歐洲

ALPHA實驗室全景
歐洲核子研究中心(CERN)是一個龐大的科研機構，除了LHC的相關實驗之外，還有上百個實驗在同時進行，而大部分的實驗，最終的目的都是一個：解開宇宙起源之謎。我們知道建造LHC的最主要目的是為了尋找聞名卻未見的希格斯子，但CERN還有很多其他的事情要做。比如說按照現行理論，宇宙大爆炸時同時出現了物質和反物質，但是兩者卻無法共存，但為什么今天的宇宙只有物質但沒有反物質呢？反物質到底是什么東西？隨著技術的進步，這也成了物理界越來越引人注意的話題。
11月底，CERN發布的一個突破性消息引起了人們的廣泛關注。反氫激光物理設備(ALPHA)坐落于CERN的主樓群，僅有40位科學家為此工作。正是他們首次長時間捕捉到了反物質。盡管這個發現借用了LHC的成果，但其實驗和LHC的思想完全相反，不是加速，而是“減速” 。
對稱定律解釋世界
和其它物理界的發現一樣，反物質首先也是“思想實驗” 。早在79年前，英國物理學家狄拉克就試圖把量子理論和狹義相對論結合在一起。這是兩個互不兼容的基本物理理論。狄拉克發現，反物質必定存在。1932年，人們在實驗中尋找到了狄拉克設想的正電子，其質量、帶電量與電子完全相同，只不過它帶的是正電(電子帶負電荷) 。
隨后，人們逐漸發現了各種基本粒子對應的反物質。“反物質就像是物質在鏡子中的像。它和對應基本粒子的質量完全一樣，卻具有相反的其他量子性質。”ALPHA實驗發言人杰弗瑞(Jeffrey Hangst)在接受本報采訪人員采訪時說， “質子帶正電，反質子帶負電；電子帶負電，正電子帶正電……”
按照目前解釋微觀世界最好的理論模型，宇宙大爆炸時，同時產生了物質和反物質。今天， NASA的天文學家們也觀察到，在遙遠的宇宙區域———也就是我們所能看到的早期的宇宙，似乎存在物質和反物質碰撞后產生的伽瑪射線蹤跡。不過今天的宇宙卻是由物質而非反物質組成的。“自然選擇了物質，反物質似乎消失了。沒有人知道為什么。”
宏觀世界中，很多東西都是對稱的。微觀世界也是這樣。在“標準模型”中，有著一個對稱定律，認為量子場論方程所有允許的解，都依據這個對稱定律，物質所遵循的物理法則，反物質也同樣遵循。這個對稱定律由三個字母組成：C、P、T ，它們意味著三方面的對稱：電荷共軛變換、宇稱(左右)、時間反演。在隨后的歲月中，不少物理學家們靠研究對稱性問題拿下了諾貝爾獎。其中很多人研究的是“對稱破壞”，即在一些物理過程中，一些對稱性(特別是C和P的對稱)被破壞了。
“CP對稱破壞”是描述今天宇宙中物質數量超過反物質的重要解釋之一。目前，有很多科學實驗都在對這個現象進行驗證，希望通過反物質研究了解到對稱性定律及標準模型的有效性。
【歐洲科學家首次長時間捕捉到反物質】