New Atlas的一份報告解釋說,一組研究人員概述了一種令人驚訝的簡單方法來重建中子星附近的條件,這一突破可能會導致圍繞反物質神秘作用的新的難以想象的科學發現。
物理學家團隊設計了一種裝置,在通訊物理學雜志的一篇論文中進行了詳細介紹,該裝置可以相互發射兩束激光。結果是來自兩個激光器的能量同時轉化為電子形式的物質和正電子形式的反物質。
激光鉗可以在實驗室中實現受控的反物質光束
反物質的稀有性和不穩定性意味著它是出了名的難以調查。它通常在黑洞和中子星附近產生,而在地球上,它可以在雷擊后或在大型強子對撞機等設施中觀察到。然而,多虧了這種新方法,全世界的科學家現在可能能夠在實驗室中生產反物質。盡管他們還沒有制造出生產反物質所需的激光裝置,但模擬表明該裝置背后的原理是合理的。
具體來說,這種被標記為“激光鉗”的新設備將從兩側向一塊塑料發射兩束強大的激光。該塊包含微小的縱橫交錯的通道,只有幾微米寬,一旦激光穿過塑料,這有助于加速材料內的電子云。當來自單獨激光束的電子云發生碰撞時,它們會產生大量伽馬射線,從而產生物質和反物質——在這種特殊情況下,是電子及其反物質等效物,即正電子。作為一項附加措施,該設備還利用磁場將正電子集中成聚焦光束。
研究人員在新聞稿中解釋說:“在僅 50 微米的距離內,粒子應該達到 1 千兆電子伏特 (GeV) 的能量——這個大小通常需要一個成熟的粒子加速器。”
探究物質-反物質不對稱的奧秘
物理學家團隊表示,其設備復制的過程可能反映了脈沖星磁層中看到的過程,脈沖星是快速旋轉的中子星。“有了我們的新概念,這種現象可以在實驗室中模擬,至少在某種程度上,這將使我們能夠更好地理解它們,”該研究的作者之一阿列克謝·阿雷菲耶夫解釋說。
與物質相比,由“普通”物質帶相反電荷的粒子組成的反物質令人驚訝地稀少,科學家們不太確定為什么會這樣。這項新研究可能有助于科學家解開物質和反物質不對稱的謎團,即物質和反物質應該在大爆炸后的幾年里相互碰撞和湮滅,因為它們被認為是等量產生的。相反,今天,物質遠遠超過反物質。
新發現,例如第一次觀察到物質粒子變成反物質,讓科學家們可以慢慢地拼湊碎片并獲得更好的整體理解,但我們仍然不知道為什么宇宙中反物質的數量比這低得多它的反面。發現這背后的原因可能會改變我們對宇宙的整個理解,并導致新的、以前無法想象的研究途徑。