擦玻璃 裸舞

据Nature新闻报谈，欧洲核子究诘中心（EuropeanOrganizationforNuclearResearch，简称CERN）发起了一个新名堂——行将反物资从CERN输送到其他实验室。这是初度给反物资“搬家”laosege，况兼他们策划用一辆卡车输送。除了在CERN里面转机，他们还要送到欧洲其他实验室，这意味着寰球上“最危急”的物资将出咫尺欧洲的马路上。将比核聚变还危急的反物资带出实验室，这若干听起来很有些“危言耸听”。

了解反物资，要从物资提及。物资由质子、中子和电子组成，这些粒子庸俗被称为基本粒子。同期被界说的还有质子带正电，中子不带电，电子带负电。反物资，顾名念念义，一切皆和物资反着来，反原子由反质子、反中子和反电子组成。与原子比较，它们的质地相配，佩戴的电荷相悖，里面磁场也相悖。当然界中常见的是物资，反物资并不常见。咫尺，跟着对粒子究诘的长远，咱们对原子里面结构的强劲渐渐丰富，而对于反物资的究诘，由于其稀缺性和诸多其他难题，究诘流程更显得难题重重。但是，开展反物资的究诘对东谈主类强劲寰球迥殊遑急，这亦然科学家们一直在英勇的原因。

当物资和反物资相逢，就地发生“湮灭”，这是一个由质地转机为能量的流程，原有物资方式灭亡成为纯电磁放射，虽然也有可能产生其他的粒子—反粒子对，举例，在高能情景下，质子和反质子湮灭后可能产生介子和中性介子。湮灭流程中开释的能量不错依据质能方程E=mc²策划。广岛原枪弹爆炸的能量约为1.5万吨TNT当量，一颗典型的氢弹爆炸的能量达到几百万吨的TNT当量，而6克反物资湮灭产生的能量足以死一火一座大型城市。

物理学家开展反物资究诘的继续势必不是想死一火地球，就像究诘核响应的初志也并不是为了制造刀兵。反物资当作一种客不雅存在的粒子，湮灭产生能量是它的客不雅气候，而究诘它是为了更好地了解愚弄，亦然为了保护东谈主类。迥殊是，科学家但愿通过对反物资的究诘考查到天地大爆炸初期寰球的情景。

天地大爆炸发生几个微秒后产生了顶点高温高密的退紧闭的夸克-胶子等离子体（QGP），此时存在数目相配的正粒子与反粒子[1]，随后飞速响应生成强子。表面上讲，这时正粒子和反粒子应该湮灭。然则，由于某种未知的机制龙套了正反粒子的均衡，物资留住来形成了咱们咫尺所见到的寰球。反粒子哪去了？天地中的对称性似乎没那么严谨了。

对于反物资的究诘不错追料想1898年，德裔英国物理学家ArthurSchuster以PotentialMatter-AHolidayDream为题在Nature发表著作，初度惨酷了反物资的看法。1932年，好意思国物理学家PhilipAnderson通过带有磁场的探伤器不雅测到了来自天地射线的正电子；1955年EmilioSegrè和OwenChamberlain等[2]在好意思国伯克利的回旋加快器上发现了反质子，他们永诀取得了1936年与1959年的诺贝尔物理学奖。

在发现反物资后，科学家们一直尝试在地球上制造反原子。终于，1995年，CERN的ATHENA和ATRAP实验初度奏效制造了反氢原子（由一个反质子和一个正电子组成）；到了2010年，他们还是不错将反质子的寿命适度到172ms[3，4]；2011年，反氢原子的寿命延迟到1000s[5]。咫尺，反质子的储存纪录是405天。这一切成绩于磁阱（如Penning阱和Paul阱）技能的使用，它能够使粒子处于悬浮情景，从而根绝与容器壁战争发生湮灭的可能。这亦然本文提到的反物资不错“转机”的技能前提。

若何领会磁阱？在学习量子力学的期间，“一维无尽深势阱”的字眼时时出现。我时时想，这是若何的一个“阱”，要多深才智称之为无尽深，要多大的势能才智充足称之为“阱”，百念念不成将其具象化。我也时时想，为什么一定是“阱”，是否不错是“篮子”或者“盒子”呢？“阱”，多以“罗网”成为一个词出现，所谓罗网，不错是地下挖的深坑，也不错是放在大地的“老鼠夹子”，也可能是触发即可吊起猎物的网兜，总之罗网是与猎物之间的相关是，猎物一朝“掉入”罗网，就会参预一种情景，一种失去解放、身不由主的情景，物理学称之为“管制态”。这里，反物资不错看作“猎物”，而能够鸿沟反物资的罗网便是“磁阱”。区别在于，磁阱由磁场组成，在磁场作用下，反质子被“困”在真空舱（或瓶）中，保合手相对孤独情景。

有东谈主要问，是什么原因导致了粒子的这场必需的“出走”呢？是实验精度的需要。欧洲核子究诘中心的粒子加快器便是反质子的出身地，各项实验在中心开展严容庄容，但是，周围配景磁场侵犯了恶果的准确度，于是科学家有了更换实验地点的主义。更换实验地点会显赫普及精度吗？比较较而言，精炼能将精度普及100多倍。

是否不错研究换个场所重建一套安装呢？有东谈主估算过，一克反物资的价值是62.5万亿好意思元，坐褥反质子的流程需要耗尽大批的电力，以欧洲现时取暖皆很难题的近况，概况即莫得电力供应，也没可能拿出过剩的经费成立新的关节。

老成启动运载反物资之前，为了覆按实验的可行性，科学家们用质子作念了个盘算教师。为什么聘任质子当作“替代品”参与实验？一则“反质子”果真很贵，不好璷黫花费；二则因为质子和反质子的性质同样，要是质子不错奏效转运，那反质子也不错。区别概况便是反质子运载要求的要求会尖刻一些。欧洲核子究诘中心物理学家ChristianSmorra说：“要是你不错用质子作念这件事，那么它也不错用反质子作念。独一的区别是，你需要一个更好的真空室来容纳反质子。”

首批70个质子当作开路先锋，在起重机的匡助下还是率先登上了输送用的卡车。70个质子，起重机吊装，一辆卡车。是的，你莫得看错。未淹没的质子以闹翻方式存在，俗称“质子云”，为了保合手它们的“孤独”性，需要被“封存”在磁阱中。形成磁阱需要超导磁体，超导磁体需要周围环境温度在几个开尔文，守护低温需要安装液氦冷却系统，同期导体磁性需要电力系统守护，终末是装质子的真空舱。一整套专用系统搭建完成，系统无礼还是当先一吨重。实质上，转运流程中，比较于顾虑轰动可能引起的湮灭，科学家们最顾虑的是供电是否能够合手久，毕竟集装箱内佩戴的电能有限。为什么不成配备一套充足弘远的电力系统，这惟恐要问问实验中心阿谁大厅的门的尺寸，转运安装太大细目出不了门。概况，实验大厅在设想初期也莫得预感到，有一天粒子会“搬家”。

回到启动的话题，反物资是否不错告成开赴，咫尺还莫得论断。其实，即便运载中发生不测，比方扫数输送的质子皆发生湮灭，产生的能量概况也就相配于一根铅笔从桌子上落到地上的亏损的能量，并不会有爆炸产生。这个杀伤力和一只蚂蚁咬了大象一口变成的毁伤差未几。与其说路东谈主轻微反物资湮灭的杀伤力，更该担忧的是欧洲核子究诘中心，这一车粒子的资本不要太高，需要上若干保障才智幸免亏损，又有哪个保障公司振奋投保。反过来说，这么一辆“豪车”开赴，谁又敢围聚呢。

的确的转运流程分为两个策划履行，BASE-STEP和PUMA。前者策划包含运载精炼1000个反质子到实验要求更好的实验室，以开展对反质子更精密的不雅测，位于德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学可能是长距离运载的第一个继续地。PUMA策划则是在中心里面两个相距600米的场合间转运，转运10亿个反质子到ISOLDE关节中，究诘奇异原子的性质。

与其温雅运载的安全性，咱们不如整个来期待一下这些被“转场”的粒子，望望它们能给咱们带来哪些惊喜。

参考文件

[1]马余刚.反物资究诘发扬.物理学报，2024，73(19):191101.doi:10.7498/aps.73.20241020

[2]ChamberlainO，GoldhaberG，JauneauL，KalogeropoulosT，SegrèE，SilberbergR1959Phys.Rev.1131615

[3]AndresenGB，AshkezariM，Baquero-RuizM，etal.2010Nature468673

[4]AmorettiM，AmslerC，BonomiG，etal.2002Nature419456

[5]ALPHACollaboration2011Nat.Phys.7558laosege