据报道，欧洲核研究中心（CERN）正在研究储存和运输反物质的方法。当然，现阶段这当然不是为任何秘密建造的星际飞船提供动力，而是为了更好地研究反质子，从而更多地了解它们和宇宙的本质。

上图：BASE-STEP陷阱帮助储存和运输反物质的示意图

反物质是宇宙中最大的谜团之一。自20世纪中叶被证实存在以来，一直受到科学家们的困扰。尽管反物质粒子与其对应粒子具有相同的质量，但它们具有相反的电荷和其他量子差异。这意味着当物质和反物质相遇时，它们都会在伽马射线和中微子的巨大闪光中湮灭。

这当然会产生壮观的亚原子烟花，但它也提出了一个大问题。根据宇宙形成的标准理论，物质和反物质应该具有相等的部分。如果是这样， 要么宇宙不存在，要么我们应该在物质和反物质混合物的边缘有广阔的空间喷出伽马射线。

上图：BASE 实验

相比之下，反物质极为罕见。它出什么问题了？ 是否仅限于我们看不到的极远星系？是不是产生了这么多的物质，它消灭了所有的反物质，现在宇宙是由剩余物组成的？早期宇宙中是否存在反物质，还是全部由原子和宇宙射线相互作用产生的？还是基础理论错了？

这些问题的答案将揭示很多关于宇宙的性质和历史，因此物理学家非常渴望更多地了解反物质，尤其是反质子。除了它们的电荷，反质子几乎是一样的。质子是一样的。如果存在其他差异，这些可能会提供重要线索。

在欧洲核研究中心 (CERN)，反质子是通过在实验室中通过质子同步加速器向金属目标发射质子束来产生的。这些反质子具有很大的能量，大约为 3,500 meV，因此在研究它们之前需要将它们减速成慢速或“冷却”的反质子。这是在反质子还原器中完成的，通过将一束反质子穿过薄金属箔，将它们减慢到 5.3 meV。

然而，这还不够，所以 CERN 使用了超低能反质子 (ELENA) 机器，它使用等离子体将反质子的速度降低到只有 90keV。这是可行的，但是大量的反质子被破坏，剩余的反质子需要数千年的时间才能产生一纳克的反物质。

不幸的是，CERN 的反物质工厂还有另一个问题。一旦反质子产生并冷却，你如何研究它们？工厂内的磁场环境对于复杂的实验来说过于嘈杂，因此需要存储反质子并将其转移到另一个设备上。这个操作非常棘手，因为你不能只是把它们放进信封里，然后把它们拿走。事实上，他们需要一个容器，在那里他们不会接触任何东西，但可以很容易地移动。

上图：这些储存容器将用于将反物质从一个设施转移到另一个设施。

为实现这一目标，欧盟核研究委员会已批准基于两项实验开发一种变体，称为 BASE-STEP 和 PUMA，以生产可用于制造小型卡车的更稳定和紧凑的版本。运输设备。这两个实验将结合起来产生一个单元，一个捕获并释放反质子，另一个存储反质子。

基本步骤是在超导磁体的内孔中安装一个“penning”陷阱，经过加固，便于运输。在液氦冷却下，阱利用均匀的轴向磁场和不均匀的四极电场来捕获和释放反质子。听起来很简单，但实际上它的长度超过 6 英尺（1.9 米），重达一吨。

同时，PUMA 是一个两区陷阱，位于一吨重的超导螺线管磁铁中。将磁体排空至非常高的真空度并冷却至绝对零以上 4 度。 产生的磁场可以维持反质子，同时让它们长时间不与物质接触。

预计在 2023 年建成并投入使用后，新的存储装置将用于将反物质从反物质工厂转移到欧洲核研究中心 (CERN) 的伊索尔德设施，用于研究奇异的核物理学。除了对比反质子和质子，反物质还将用于轰击短寿命元素，以确定核表面质子和中子的相对密度，这将提高人类对中子星内部的认识。

文章来源：《历史研究》 网址: http://www.lsyjzz.cn/zonghexinwen/2021/0724/1554.html

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