反物質(zhì)原子有望解決“反重力”問題
可了解物質(zhì)和反物質(zhì)之間究竟是吸引力還是排斥力
發(fā)布時間： 2012-01-31 | 作者：劉霞
http://www.stdaily.com 2012年01月31日 來源： 中國科技網(wǎng) 作者： 劉霞
中國科技網(wǎng)訊 據(jù)英國廣播公司（BBC）近日報道，普通物質(zhì)能吸引宇宙中所有其他物質(zhì)，但普通物質(zhì)的另一半反物質(zhì)會向其施加“反重力”還是排斥力一直是個未解之謎。現(xiàn)在，美國科學家在《物理評論快報》雜志發(fā)表論文指出，他們已經(jīng)準備好了穩(wěn)定的電子和正電子（電子的反物質(zhì)）對，希冀借此揭開“反重力”的謎團。
物理學領(lǐng)域的每個粒子都有一個與之相對應(yīng)的反粒子，兩者的質(zhì)量、壽命、自旋都相同，但反粒子的所有內(nèi)部相加性量子數(shù)（如電荷、重子數(shù)、奇異數(shù)等）都與粒子大小相同、符號相反。如果反粒子按照通常粒子那樣結(jié)合起來就形成了反原子。由反原子構(gòu)成的物質(zhì)就是反物質(zhì)。
現(xiàn)有物理學認為，宇宙誕生伊始曾經(jīng)產(chǎn)生了等量的物質(zhì)與反物質(zhì)，但是，兩者一旦接觸便會相互湮滅抵消，發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量。然而，出于某種原因，當今世界主要由物質(zhì)構(gòu)成。正反物質(zhì)的不對稱疑團，是物理學界所面臨的一大挑戰(zhàn)。
讓物質(zhì)與反物質(zhì)區(qū)別開來的一個特征是反物質(zhì)的重力行為。大多數(shù)科學家認為，反物質(zhì)被吸引到普通物質(zhì)上。但也有一些科學家認為，反物質(zhì)可能排斥物質(zhì)。物質(zhì)與反物質(zhì)之間究竟是吸引力還是排斥力對于了解宇宙的起源具有重要的意義，它也有助于解釋為什么宇宙現(xiàn)在膨脹的速度越來越快?，F(xiàn)在，加州大學河濱分校的科學家們正在試圖解決這一問題，并且離目標越來越近。
他們已經(jīng)制造出電子—正電子對，電子和正電子都位于對方穩(wěn)定的軌道周圍，這樣，就得到了電子偶素。由于電子和正電子最終會湮滅產(chǎn)生光子，因此，電子偶素的半衰期很短。有鑒于此，他們想方設(shè)法讓這些電子和正電子對不會相互湮滅，也不會通過朝其中注入能量制造出所謂的“里德堡態(tài)”。里德堡態(tài)指的是原子或分子的一種狀態(tài)。在該狀態(tài)下，原子或分子中的一個電子被激發(fā)到主量子數(shù)較高的軌道。
像汽車測試軌道的車道一樣，粒子如果到達更高的能量狀態(tài)，就會移入其反粒子周圍不同的軌道內(nèi)，而且，這些移入新軌道的里德堡電子偶數(shù)原子會被持續(xù)加速到高能狀態(tài)，持續(xù)時間為十億分之三秒。
該研究團隊希望能擴展這一方法，準備一束人造原子，讓持續(xù)時間高達千分之幾秒，同時觀察它們落下的方式，以此來研究物質(zhì)和反物質(zhì)之間的相互作用力。（劉霞）
《科技日報》（2012-1-31 二版）
(中國科技網(wǎng))
責編：朱芙蓉
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