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【科学家|反物质接触到容器就湮灭，如何储存和运输】反物质本质上就像普通物质一样 ， 只是它的粒子带有相反的电荷 。 如果粒子和它的反粒子相遇 ， 它们将在能量爆发中相互湮灭 。 幸运的是 ， 反物质非常罕见 。
每个粒子都有其等效的反粒子 ， 例如有反质子、反中子和反电子 ， 有些粒子 ， （比如光子）实际上是它们自己的反粒子 。 这些反粒子也可以连接起来形成反原子 ， 例如一个反质子和一个反电子可以形成一个反氢原子 。 每一种元素都应该有一个反物质等价物 ， 除了电荷相反之外 ， 它们理论上应该具有与普通物质相同的所有性质 。
如何储存反物质欧洲核子研究中心的科学家可以通过在加速器中撞击某些粒子来制造反物质 ， 从而产生物质和反物质对的簇射 。 当这些对被分离时 ， 反物质就可以被保存和研究 。 然而 ， 这是一个困难的过程 ， 因此只有几十纳克的人工生产 。 这也使得它成为世界上最昂贵的材料 ， 科学家估计它每克的成本高达250亿美元 。 困难和成本来自于储存 ， 因为它会在接触容器时发生湮灭 。
所以 ， 科学家们使用了所谓的潘宁陷阱 。 反物质粒子被电磁场悬浮在真空室中 ， 使它们远离两侧 。 通过这种方法 ， 科学家们在2010年首次成功捕获反氢原子 ， 但持续时间不到一秒 。 在2011年将捕获时间延长到16分钟以上 。 目前的记录是将反质子储存405天 。
如果储存反物质看起来很棘手 ， 那么运输它就完全是另一个层次的挑战 。 2020年 ， 欧洲核子研究中心详细介绍了一种新的陷阱设计 ， 这种陷阱可以用来将大量反物质移动到更远的距离 。
该装置名为BASE-STEP ， 由两个潘宁阱组成 ， 一个接收和释放反质子 ， 另一个储存反质子以备运输 。 陷阱将被一个1特斯拉超导磁体包围以稳定它们 ， 同时一层液氦使系统在很长时间内保持冷却 。 整个装置足够小 ， 可以装载到卡车上 ， 然后可以将反物质运送到其他设施进行更详细的研究 。
物质反物质不对称根据粒子物理学的标准模型 ， 大爆炸应该产生等量的物质和反物质 。 但如果是这样 ， 随着时间的推移 ， 宇宙的全部粒子将通过碰撞而自我毁灭 ， 留下一个非常空的宇宙 。 显然 ， 这并没有发生 。 那么反物质发生了什么？
一些科学家认为 ， 反物质恒星可能潜伏在我们的星系中 ， 像普通恒星一样发光 。 然而 ， 当物质微粒接触到这些“反恒星”时 ， 它们会释放出不寻常的伽马射线暴 ， 我们或许能够通过这些伽马射线暴来识别它们 。 但尚未观测到这种射线 ， 这使得在可观测的宇宙中不太可能存在反物质占主导地位的区域 。
还有一种主要的思路认为 ， 在宇宙的早期 ， 某种东西导致了物质与反物质比例的不平衡 ， 所以最终物质比反物质多一点 。 这意味着 ， 今天宇宙中的所有物质只是曾经存在的物质的一个极小的部分 。
那么 ， 是什么导致了这种不平衡？一种观点认为 ， 我们的存在要感谢中微子 。 人们认为它们可能在早期宇宙经历相变时将一些反物质转化为物质 。 另一种观点指向一种假设的粒子 ， 叫做轴子 。 它们极其轻 ， 不带电荷 ， 以波的形式漂浮在宇宙中 ， 很少与其他物质相互作用 。 根据一项研究 ， 轴子场在早期宇宙中开始振荡 ， 产生的物质比反物质多一小部分 。
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