用於提取反物質原子的核心部件

用於提取反物質原子的磁場示意圖

科學家們正在實驗室裡構建結構複雜的反物質研究設備

　　上周，歐洲核子研究中心的科學家利用反氫激光物理儀器（ALPHA）捕獲到了數量可觀反氫原子，共計309個，並使其在粒子陷阱裝置中保存了1000秒（約17）分鐘，使其保存時間較以往增加了四個數量級。2010年，歐洲原子能研究中心（CERN）利用反氫激光物理儀器（ALPHA）第一次創造出並捕獲到了數量可觀的飛行狀態下的反氫原子，不過這個「可觀」只是相較過去而言，當時的技術力仍然只允許他們將38個反氫原子用磁場保存0.172秒，在這麼短的時間內對這麼少的原子進行研究和分析，顯然還是不太夠。

　　科學家表示，要想保存住反物質原子是十分困難的事，沒有足夠強的電荷和磁場，反物質原子是很難停留在磁場中的。一般反物質原子往往只會出現幾毫秒就會立即消失。科學家們利用多個磁場的綜合作用，將反質子和正電子集合到一起，才形成反氫原子，然而，由於反氫原子不帶電，不能通過電磁方法進行捕捉，只能利用通過原子轉動時產生的磁矩（magnetic moment）通過磁力方面的途徑去進行約束和捕捉，其難度可想而知。為成功捕捉反氫原子,科學家們對分離器進行了深度冷卻，並為此加裝了結構異常複雜的設備。此次實驗為今後的反物質研究打下了更為堅實的基礎。

    接下來，歐洲核子研究中心的科學家們計畫研究，萬有引力對反物質的影響。通過試驗，觀看反氫原子在沒有約束的情況下，受到重力影響後是被吸引呢還是被排斥——換言之，反物質與我們的世界的相互作用力是否相反。當然，在目前的物理學框架下，幾乎可以確定反氫原子仍然會受到地球重力而「下落」。在下一步的試驗中，ALPHA小組將會把一些反氫原子冷卻到接近絕對零度的狀態、讓它們的運動變得極為緩慢，然後取消磁場約束，觀察它們的墜落方向。雖然希望渺茫，但假如反氫原子「向上墜落」，反重力就將成為可能，而人類的未來也會因此而變得與眾多科幻故事更為相似。

    此前，曾有科學家表示，研究萬有引力對反物質的影響可能性幾乎為零，因為科學家們所能控制住的反物質十分少，而且其留存時間是極其短暫的。但此次實驗中，科學家們成功將反物質的保存時間延長了4倍，為進行進一步研究提供了條件。反物質是物理學領域最令人迷惑的問題之一。為什麼今天的宇宙由正物質構成而不是反物質？當前有關亞原子世界的最優理論——粒子物理標準模型也無法給出答案。但科學家認為，物質和反物質屬性之間的微小差異可能就是答案所在，而這種差異體現在違反CPT對稱定理上。 CPT對稱是指，把粒子用反粒子替換，右手坐標系換成左手坐標系，以及所有粒子速度反向，物理定律不變。