西方各国数十亿美金投入制造反物质 中国仅占国际贡献不到1%
从上世纪50年代的苏联时期开始,世界各国便或多或少出于战略性考虑从事反物质研究。1967年美国能源部建立费米国立加速器实验室,1996年实验室成功制造了7个反氢原子。而欧洲核子研究中心(CERN)成立于1954年,于1995年利用加速器将速度极高的反质子射流射向氚原子核产生正电子,正电子与反质子结合的原理制造过9个反氢原子,但仅仅在一亿分之三秒(3×10-8秒)后便告消失。2000年9月18日,CERN成功制造出约5万个低能态的反氢原子,这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。
本世纪以来,特别是在LHC(Large Hadron Collider,大型强子对撞机)建成之后,全世界高能物理研究的期待重心逐渐由美国向欧洲倾斜。这座历经数次开机、停机、维修才得以完成的家伙耗费了欧洲各国至少44亿美元(维基百科给出的真正造价数额不少于80亿美元)。其中重达5600吨的LHC底夸克探测器(简称LHCb)便是主要用于研究反物质。2009年12月9日,终于完成了第一次真正意义上的对撞。而到2010年11月17日,CERN宣布,成功制造出数个反氢原子后,并借助特殊的磁场首次成功地使其存在了“较长时间”——约0.17秒。这个时间比先前有了实质性延长,足够进行深入的观察研究。
由于耗费巨大,西方国家在反物质研究上采取了国际合作的模式。欧洲核研究组织中的法国、意大利、英国等国的科学家们均与美国展开合作,承担着相关项目中的大量研究工作。值得一提的是,中国的一些研究机构和大学也以单独身份加入了LHC的项目当中。例如清华大学参与了LHCb探测器数据采集板的研发等,但这些任务仅占国际合作总贡献里的不超过1%。另外,今年3月中国科学院上海应用物理所陈金辉博士参的意向国际合作研究发现了世界首个反物质超核。
在太空寻找反物质 美籍华人领衔56国合作项目
由于反物质制造成本极其高昂,以及推动学术研究的需要,科学家更倾向于直接从自然界“捕捉”反物质。当然,人类目前依然未能做到这一点,但一系列行动已经展开:1997年美国探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源。它喷射出的反物质在宇宙中形成了一个高达2940光年的“喷泉”。科学家之所以认为那是反物质“喷泉”,是因为正反物质相遇可释放出巨大的能量和比普通可见光强25万倍的伽马射线。此后NASA“钱德拉”X射线太空望远镜,以及“康普顿”伽马射线太空望远镜积极寻找宇宙早期残留下来的反物质迹象,但目前返还回来的数据显示,这项研究工作将比以往任何一次都要艰辛。
在自然界中寻找反物质,人类的另一项努力是阿尔法磁力分光仪实验(AMS)。这是一项由NASA与麻省理工学院诺贝尔奖获得者丁肇中(美籍华人)合作的计划,涉及资金20亿美元,包括中美法德等16个国家和地区的56个研究机构在空间领域展开合作。“阿尔法磁谱仪1号”早在98年已发射升空,而“阿尔法磁谱仪2号”也将于2011年2月由美国“奋进号”航天飞机运到国际太空站,开始持续十余年的观测研究。在这项实验中,中国参与了很多项目的研究。其中,阿尔法磁谱仪的主要结构以及关键部分——永磁体,是由中国科学院电工研究所、中国科学院高能物理研究所和中国运载火箭技术研究院研制的。中国还有多所高校也参与了AMS项目其他部分的工作。
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