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重大突破!一碰就湮灭的反物质,人类首次将其安全运出实验室

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人类距离利用反物质或许又更进了一步!

2026年3月,研究团队BASE利用特殊存储装置成功将92个反质子带出实验室,在欧洲核子研究中心日内瓦园区内安全运输8公里,全程耗时约30分钟。这是人类首次将反物质安全运出实验室,并实现短途运输,这标志着人类对反物质的存储和可控运输技术又迈入了新台阶,是一项意义十分重大的历史性突破。目前相关成果已经发表在国际顶级学术期刊《自然》上。



反物质是普通物质(正物质)的“镜像双胞胎”,核心差异在于携带的电荷等量但属性相反,例如构成普通物质的质子带正电、电子带负电,而在反物质中质子带负电、电子带正电。

电荷属性相反并不奇特,奇特的是正反粒子相遇便会发湮灭,并百分百转化为能量,这能量转化效率可比核裂变、核聚变高得多。理论上一克反物质湮灭后所释放出的能量是一颗广岛原子弹爆炸所释放能量的数倍,足以摧毁一座小城市!这让反物质的存储、移动都成了“刀尖上的操作”。



如此高效的能量转化效率,潜力巨大,若是能够被人类利用,那便相当于掌握了无穷无尽的能源。可问题是在宇宙诞生之初,理论上本应该完全对称的正反物质因为某种原因发生了破缺,形成的正物质比反物质多了那么一点点,最终余下未湮灭的正物质便构成了我们所见到的星系、生命等世间万物。这种正反物质形成几率的不对称性,导致现在宇宙中几乎完全以正物质为主,使得人类想要获取大批量反物质极为困难。

目前人类获取反物质的主流方式,就是通过高能粒子对撞进行制取,并利用磁场减速和捕获。以这种方式获取反物质,不仅产量和效率极低,获取成本也十分高昂,因此只能用于实验室,完全不具备现实应用意义。



欧洲核子研究中心拥有目前全球最高能级的对撞机,可将质子等重粒子加速到极为接近光速的状态,进行高能碰撞,模拟宇宙大爆炸初期场景,探寻微观世界中隐藏的秘密,还可以用来制取反物质粒子。

欧洲核子研究中心拥有全球唯一能批量制造、存储反质子的设施,只是这种存储装置在此之前完全固定,现在科学家们终于成功把这套装置搬到了可移动装置上,首次实现反物质的跨区域安全转移,彻底终结了反物质只能固定囚禁的历史。

在大约8公里的运输过程中,那92个反质子被安稳地束缚在特别的存储装置中,丝毫没有受到外部正物质环境的干扰,完全没有发生湮灭。不过,就算运输途中发生意外,也不会对人员、环境造成任何危害,因为92个反质子全部湮灭所释放的能量仅约百万分之一焦耳,远低于敲击一次键盘释放的能量。





那么与正物质一碰就湮灭的反物质,科学家究竟是如何将其安全存储起来并实现转移的呢?

关键在于一套特别的装置——BASE-STEP,这套装置重约一吨,不仅集成了独立供电系统和液氦冷却系统,还采用了便携式低温彭宁阱系统,用超强磁场和超高真空实现反物质的悬浮囚禁,这是实现反质子储存的关键。





为了完全杜绝反粒子与正物质环境的接触,避免湮灭发生,不仅要用温度接近绝对零度的液氦降低反物质的热运动、维持超导磁场,用磁场编织的无形锁网将反质子牢牢地约束在阱内,还需要让阱内的真空度远超太空,这样才能让反物质粒子不与装置内壁等正物质接触。

此外,这套反物质运输和存储装置还搭载了抗震结构和实时监测模块,能够实时追踪反质子状态,及时调整磁场等参数,即使车辆发生颠簸,也能确保反质子能够被牢牢地束缚在阱中。

其实,8公里只是反物质跨区域转移运输的第一步,研究团队BASE已经规划了长途运输计划,目标是将一批反质子运输约700公里,从日内瓦欧洲核子研究中心运至德国杜塞尔多夫的大学实验室,用作实验研究。



科学家一直在致力于研究正反物质间的微小差异,探寻导致正反物质发生对称性破缺的原因。然而,欧洲核子研究中心园区的微弱电磁“噪声”会影响到磁矩、荷质比等物理量的高精度测量,为此必须将反物质运到电磁环境更安静的实验室,新运输计划正是为此准备的。

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