重大突破！美国造出强百倍透视原子核神器，能否揭开宇宙最大谜团

8月12日，美国科学家刚刚完成了一台名叫GRETA的超级设备，它能够以前所未有的精度观察原子核内部，解开困扰人类几十年的宇宙终极谜团。这到底是怎么回事？

这台设备到底有多厉害？

GRETA的全名叫"伽马射线能量追踪阵列"，由美国劳伦斯伯克利国家实验室主导建造。听名字可能觉得很复杂，但它的工作原理其实挺好理解的。

你知道原子核有多小吗？如果把原子比作一个足球场，那原子核就相当于足球场正中央的一颗玻璃珠。过去的所有仪器，最多只能模糊地感知这颗"玻璃珠"的存在，根本看不清里面的结构。而GRETA的出现，彻底改变了这个局面。

它的工作方式有点像医院的CT扫描，但比那复杂得多。科学家们会用一个叫FRIB的"粒子加速器"，把粒子加速到接近光速，然后狠狠撞击目标原子核。这些原子核被撞击后会变得极不稳定，在恢复平静的过程中会释放出伽马射线。

这时候GRETA就发挥作用了。它由120个高纯度锗晶体组成一个完美的球形阵列，把撞击点360度无死角地包围起来。每当一束伽马射线射出，这些晶体就能精确捕捉到它的位置、能量和方向。通过复杂的计算，科学家们可以在电脑里重建出原子核内部的立体结构图。

并且，GRETA的灵敏度比上一代设备提高了10到100倍，每秒能处理超过50万次伽马射线信号。这意味着过去需要几年才能完成的实验，现在可能几天就搞定了。这种效率的提升不仅仅是数字上的进步，而是让原本根本做不了的实验变成了可能。

更关键的是，GRETA能够同时追踪多个伽马射线的轨迹，就像同时看到一场烟花爆炸中每一颗火花的轨迹一样。这种能力让科学家们第一次有机会看到原子核内部的"实时动态"，而不是静态的快照。

看清原子核内部有什么意义？

你可能会想，研究这么微小的东西有什么用？实际上，GRETA要解决的问题关系到整个宇宙的命运。

你戴的金戒指、银手镯，这些重元素从哪来的？宇宙大爆炸只产生了氢和氦等最轻的元素，重元素都是后来在恒星内部或者超新星爆发中"炼"出来的。但具体怎么炼的，科学家们一直搞不太清楚。

2017年，人类首次观测到两颗中子星碰撞，这次碰撞产生的黄金总量相当于地球质量的好几倍。但这个过程究竟是怎么发生的？需要什么样的条件？GRETA可以通过研究不同原子核的结构，模拟这些宇宙级"炼金炉"的工作过程，帮我们理解宇宙中各种元素是如何诞生的。

更重要的是，GRETA可能帮我们解答一个终极问题：我们为什么会存在？按理说，宇宙大爆炸应该产生等量的物质和反物质，它们一碰面就会互相湮灭，宇宙中应该啥都不剩。但现实情况是，我们的宇宙几乎全是物质构成的。这到底是为什么？

科学家们怀疑，答案可能隐藏在某些特殊原子核的微小不对称性中。有些原子核不是完美的球形，而是像梨子一样有点歪。这种微小的不对称可能就是宇宙选择物质而非反物质的关键。目前已知的一些镭同位素和钡同位素确实表现出这种梨形结构，但要想精确测量这种不对称性，就需要GRETA这样的超级设备。

还有一个有趣的问题：物质的极限在哪里？元素周期表不会无限延伸下去，一个原子核最多能塞进多少个质子和中子？理论预测在质子数为114、中子数为184附近存在一个"超重元素稳定岛"，在这个区域内可能存在一些超重但相对稳定的元素。这些元素可能具有我们想象不到的性质，甚至可能开启全新的应用领域。

GRETA将帮助我们探索这个神秘区域，创造和研究上千种全新的同位素。每发现一种新的同位素，都相当于在元素周期表上添加了一个新的"居民"，而这些"新居民"可能会带来意想不到的惊喜。

中国在这个领域处于什么位置？

说到这里，你可能想知道中国在这方面的情况。虽然我们暂时还没有GRETA这样专门研究原子核的超级设备，但中国在相关领域并不落后。

比如我们的"拉索"（LHAASO）项目，在高海拔宇宙线观测方面已经达到世界领先水平，能够精确测量甚高能伽马射线。这个项目已经取得了一系列重要发现，比如发现了银河系内最高能量的宇宙射线源，刷新了人类对宇宙高能现象的认知。

在可控核聚变领域，我们的EAST装置也已经达到国际先进水平，创造了多项世界纪录。2021年，EAST成功实现了1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒的等离子体运行，这些成果为未来的聚变能源开发奠定了重要基础。

在核技术应用方面，中国同样表现优异。比如在医用同位素生产领域，我们已经能够生产多种重要的医用同位素，打破了国外垄断。在核电技术方面，我们的华龙一号、国和一号等自主设计的核电机组也已经达到世界先进水平。

当然，在原子核结构的精密研究方面，我们确实还有差距。但这也意味着巨大的机遇。随着国家对基础科学研究投入的不断增加，相信不久的将来，我们也会有自己的"超级核显微镜"。实际上，中国科学院近年来在核物理基础研究方面投入巨大，一些相关的大科学装置也在规划和建设中。

新时代即将开启

根据最新消息，GRETA的主体建造工作已经完成，这个庞然大物即将在今年夏天从加州的伯克利实验室运往密歇根州立大学的FRIB设施。预计2026年，它就会正式开始第一次原子核"体检"。

GRETA正式运行后，第一批实验就非常令人期待。科学家们计划首先研究一些极短寿命的同位素，这些同位素在自然界中根本不存在，只能在实验室中通过高能撞击产生，而且存在时间极短，有些甚至只能存在几毫秒。

但就是这些"昙花一现"的同位素，可能包含着宇宙最深层的秘密。它们的衰变模式、能级结构都可能为我们理解物质的本质提供关键线索。

GRETA的建成不是结束，而是一个全新时代的开始。过去我们只能在理论上推测原子核内部的结构，现在终于有了直接观察的工具。这就像天文学从用肉眼观星发展到用哈勃望远镜一样，是一个质的飞跃。

从某种意义上说，我们正站在一个新的科学革命的门槛上。人类对微观世界的探索从未停止过。从发现原子到分离原子核，从发现DNA双螺旋结构到绘制人类基因组图谱，每一次技术突破都带来了认知的飞跃。而GRETA的出现，标志着我们终于有能力直视物质世界最核心的秘密。

当我们真正理解了原子核的奥秘，当我们解开了物质与反物质的谜团，当我们掌握了元素诞生的密码，那时候的世界会是什么样子？