反物质是什么(二)
反物质会和物质碰撞,然后湮灭,那么问题来了,该如何储存反物质?
1、如何存储反电子
反物质会摧毁任何物质体,所以只有一种没有物质外壳的笼子才能保存它。
这个办法就是制造一个比外太空更加空旷的真空,其中施加电场和磁场来限制住反粒子---比如正电子和反质子,形成一个环形的束流。
实际上,现在很多物理实验室就是这么做的。比如,欧洲核子研究中心用27公里长的环形磁铁束缚着一团正电子沿着真空管道连续运行数周。这些正电子与光速的相对速度为55米每小时,只要周围的电磁铁能够一直保证他们不碰到真空管的管壁,同时又没有与真空管中残留的气体原子相遇,他们就会一直存在。
欧洲核子研究中心的巨大磁铁可以算科学成果的一个巅峰,经过特殊的设计,他能将反物质加速到自然速度的极限,30万公里每秒。
1963年的奥尔赛,人类首次成功的存储了强的正电子束,同时使其与电子束相撞,这两束独立的电子和正电子的粒子会偶然的相撞,然后这对正负电子会湮灭成一道光。所以我们可以自由的控制。
2、如何存储反质子
质子和反质子的质量大约是电子和正电子的2000倍,所以驯服他们所需要的能量也要相应的大得多。
然而,只要我们能得到足够的能量,产生反质子并不困难。
首先,用质子束轰击一块金属,在质子和金属相撞的过程中,有二十五万分之一的概率会发生动能转化---动能会通过产生一堆正反质子对的方式转化为质量、这些反质子的运动速度接近光速,并四处发射。之前人们使用磁场可以将正电子聚焦到稳定轨道上,但是却不能控制住更狂野的反质子,他们会冲出轨道,碰撞通道壁并最终湮灭。
所以想要驯服反质子,得先将反质子的速度降下来,所以答案是将反质子穿过冷电子云。虽然电子是物质而反质子是反物质,但彼此非常和谐---电子只会被正电子摧毁,而反质子也只会受到质子和中子的威胁。反质子的不规则振动会逐渐磨灭,实际上它们的能量传递给了电子。
3、正负电子对撞机
LEP,全程大型正负电子对撞机,在瑞士和法国的边界上,距离地面50米以下,有一条与伦敦地铁环线长度相同的隧道,其中磁铁操控着电子束河正电子束,以完成各种实验,这就是正负电子对撞机。