前情提要:
CERN 反物質工廠中的 ALPHA 實驗團隊在《Nature Communications》發表一項全新的冷卻技術,能在短短數小時內製造超過 1.5 萬個反氫原子,以前則需要花費10週以上生產,效率提升八倍。
反物質之所以珍貴,不僅因它能與物質湮滅、釋放龐大能量,更因它如同宇宙的祕密手稿:若能理解其行為,我們便能追問宇宙為何在大爆炸後留下物質而非對稱的虛無。然而,反物質會接觸到普通物質便瞬間消失,因此每一顆反氫的誕生,都像在與宇宙本身爭取片刻停留。
這次突破的關鍵在於正電子的溫度。它們被囚於 Penning 陷阱的電磁迷宮之中,卻仍躁動難安,無法順利與反質子結合。ALPHA 團隊引入了經雷射冷卻的鈹離子,使正電子在「協同冷卻」的能量交換中逐步靜止,最終降至約攝氏 −266 度,僅距絕對零度一線之隔。
在如此低的溫度下,反氫生成變得高效而穩定。七小時內,實驗即累積超過一萬五千個反氫;於 2023 至 2024 年間,更製造出超過兩百萬顆,為研究者揭開前所未有的探索機會。
如今,這些反氫被導入 ALPHA-g 裝置,用以探究一個古老而深刻的問題:反物質是否也會「向下掉」? 重力對反物質的作用至今仍是未解之謎,解答它便可能改寫我們對對稱性、引力與宇宙起源的理解。
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