“前所未有的成就”,欧洲核子研究中心首次成功运输反质子

2026-03-25 22:00  观察者网

【文/观察者网 陈思佳】反物质与物质接触就会湮灭,难以制造和保存,也极大增加了科学家研究反物质的难度。据欧洲新闻电视台3月25日报道,欧洲核子研究中心(CERN)24日首次用卡车成功运输了反质子,有望帮助科学家将CERN设施中制造的反质子运送到其他实验室进行深入研究。

CERN发布公报称,CERN重子反重子对称性实验(BASE)团队成功将92个反质子储存在一个便携式低温彭宁离子阱中,随后将其装上卡车,在CERN园区内进行了运输测试。卡车绕着实验室场地行驶了约半个小时,路程超过8公里,速度最高达到42公里/小时。

欧洲新闻电视台介绍说,测试过程中,储存反质子的容器利用冷却至零下269℃的特殊磁体,使反质子悬浮在真空环境中,从而避免反质子与普通物质构成的内壁发生接触。

装载92个反质子的便携式低温彭宁离子阱 IC photo

运输测试完成后,研究团队顺利将反质子送回实验室,继续进行实验操作。CERN表示,鉴于反物质与物质接触就会湮灭的特性,这是一项具有重要意义的成果。CERN的最终目标是将反质子运输到欧洲其他实验室,以便对反质子性质进行超高精度测量。

研究团队成员、德国杜塞尔多夫大学物理学家斯特凡·乌尔默表示:"这是前所未有的成就,是历史性的。"

运载反质子的卡车在CERN实验室外的公路上的进行运输测试 IC photo

英国牛津大学粒子物理学家艾伦·巴尔指出,这次测试的关键就是要防止反质子在运输过程中湮灭,"这项技术通过强大的电场和磁场,将反质子束缚在超低温真空环境中,使其悬浮,避免与容器内壁接触。这是一次原理验证,表明我们未来可能将此类运输常态化。"

CERN拥有目前全球唯一能够制造、储存和研究反质子的设施,但CERN实验室的其他研究活动会产生较强的磁场干扰,从而影响对反物质的精密研究。

不过,虽然CERN迈出了反物质运输的第一步,如何进行长途运输依然是一个重大挑战。科学家希望将反质子运送到杜塞尔多夫大学的专用精密实验室,但CERN"反物质工厂"与杜塞尔多夫大学之间有至少8个小时的车程,这超出了当前便携式低温彭宁离子阱的工作极限。

CERN新闻发言人索菲·泰绍里表示,目前储存装置在独立运行状态下,只能工作4个小时,而前往杜塞尔多夫大学的车程是这个时间的两倍。

当前主流物理学理论认为,在宇宙大爆炸时期,物质和反物质可能是等量存在的。但在如今的宇宙中,物质占据主导地位,反物质极为罕见,这种不对称性至今仍是一个谜。

英国利物浦大学粒子物理学家塔拉·希尔斯表示,反物质是科学界"最大的谜团之一","我们研究的不多,但它掌握着我们理解宇宙的关键--从根本上解释宇宙为何呈现出如今的样子。"