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拓展资料人类如何制造出反物质（第1页）

他在星河等我正文卷拓展资料--人类如何制造出反物质？【选读】

尽管反物质听起来很奇特，但如果你遇到一块反物质，它对物质来说也不会有什么不同。即使是物质和反物质的单个原子也无法区分。只有在原子内部，它们的真正性质才很明显。

在物质的原子内部——构成一切的物质——是围绕中心核旋转的电子。氢原子是最简单的元素，由一个电子和一个质子构成的原子核组成。电子带负电荷，而质子带正电荷。相反的电荷相互吸引，使原子保持在一起。

反氢原子是一样的，但是电荷是相反的。中心带负电荷的“反质子”抓住带正电荷的“反电子”，也被称为“正电子”。正极和负极的吸引力是一样的，所以把原子变成分子的电磁力，也应该适用于反原子。

当一个粒子遇到它的反粒子孪生兄弟时，它们会在一瞬间相互湮灭。这种毁灭不只是科幻里的情节。有些放射性物质会自然地释放正电子。事实上，正电子湮灭已经在医学诊断中使用了几十年，其形式是在医院中发现的pet扫描仪。

但是，当物理定律暗示大爆炸的能量应该同样凝结成物质和反物质时，为什么宇宙中有物质，而不是什么都没有呢？他们本应该互相消灭的。

但是这个理论正确吗？它在20世纪90年代通过在粒子加速器中湮灭电子和正电子进行了测试。它们以接近光速的速度加速，迎头相撞。由此产生的能量闪光，在一个比单个原子核还小的区域内，类似于宇宙诞生后不久的情况。

通过记录这些“小爆炸”的结果，实验证实了能量可以转变为平衡粒子和反粒子。它强化了物质和反物质在完美平衡中出现的观点。那么缺失的反物质在哪里呢？

解决这个谜题需要研究反物质原子。如果正电子恰好被反质子的电场捕获，就会有一个反氢原子。它没有净电荷，但它会对磁场做出反应。但是你如何保存一种物质，它能破坏它接触到的任何东西呢？

首先，你需要一个非常好的真空环境，这样反物质就不会无意中撞到空气中的游离原子。然后你需要让它远离你的容器，因为这些也是由物质构成的。解决方案是一个“磁瓶”，利用电场和磁场来囚禁反物质。

然而，要研究反氢原子，你首先需要制造和储存大量的原子。目前的挑战是让正电子和反质子足够靠近，使它们的电吸引力有机会捕获它们，在它们被普通物质湮灭之前形成一个反氢原子。

这已经在欧洲核子研究中心完成了，通过在一台名为ad的机器中减慢反质子的速度。然后电磁力和正电子把它们聚集在一起。自2009年以来，阿尔法已经有几百次将原子捕获在磁瓶中。

2011年，欧洲核子研究中心的阿尔法实验成功地制造出了反氢原子，并将其储存了近17分钟。第二年，科学家们改变了反原子的磁场方向，用微波照射它们。这表明，更详细地测量它们的性质是可能的。

2014年1月，欧洲核子研究中心的科学家创造了一束反氢原子，并在光束中发现了80个反物质原子。这离揭开反物质之谜又近了一步，因为要收集足够的数据来回答重大问题，需要大量的反氢原子。

科学家们将要研究的是原子光谱——一种类似条形码的彩色线条图案。反氢原子中正电子的行为被预测与氢原子中的电子完全相同，因此它们的原子“条形码”应该是相同的。

如果它们的原子“条形码”有任何不同，我们就会发现物质和反物质之间的区别，尽管科学家们还得弄清楚这意味着什么。当它们出现时，我们可能更接近于解开失踪的反物质之谜，以及为什么有东西而不是什么都没有的问题。

到目前为止，欧洲核子研究中心的科学家已经成功地储存了几百个反物质原子。如果他们能做得更多，可能性是深远的。仅仅一克反物质就可以用来驱动宇宙飞船飞向火星，或者制造出一颗相当于广岛原子弹的炸弹。

然而，科学可能会阻止这种应用。用目前的技术，生产一克需要100亿年的时间，10亿个瓶子来储存它，至少需要你回收的能量。或许，如果安全储存少量反物质，世界会变得更好。

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