科学家找到实验室环境下创造反物质的简单新方法

　　现代宇宙学的一些重要谜团都和反物质有关。但反物质很难被研究，这是因为它非常罕见，而且很难在实验室环境下产生。不过现在，一个物理学团队概述了一种创造反物质的简单新方法，通过向对方发射两个激光器来模拟中子星附近的条件，将光转化为物质和反物质。

　　反物质（英语：antimatter）在粒子物理学中是反粒子概念的延伸(非物质)，反物质是由反粒子构成的，如同普通物质是由普通粒子所构成的。例如一颗反质子和一颗反电子〈正电子〉能形成一个反氢原子，如同电子和质子形成一般物质的氢原子。

　　物质与反物质的结合，会如同粒子与反粒子结合一般，导致两者湮灭，且因而释放出高能光子（伽马射线）或是其他能量较低的正反粒子对。正反物质湮灭所造成的粒子，赋予的动能等同于原始正反物质对的动能，加上原物质静止质量与生成粒子静质量的差，后者通常占大部分。

　　这理论上应该在数十亿年前摧毁宇宙，但显然这没有发生。那么，物质是如何占据主导地位的？是什么让天平向它倾斜的？或者说，所有的反物质都去哪儿了？

　　但遗憾的是，反物质的稀缺性和不稳定性使它难以被研究以帮助回答这些问题。它在极端条件下自然产生，如雷击，或在黑洞和中子星附近，以及在大型强子对撞机等巨大设施中人工产生。

　　但是现在，研究人员已经设计了一种新的方法，可以在较小的实验室里生产反物质。虽然该团队还没有建造该设备，但模拟显示该原理是可行的。

　　这个新设备涉及到向一个塑料块发射两个强大的激光器，一个从两侧以钳形运动的方式发射。这个块状物上将有纵横交错的微小通道，宽度仅有微米。当每个激光器击中目标时，它加速了材料中的电子云，并使它们射出--直到它们与另一个激光器射出的电子云碰撞。

　　模拟图像显示了等离子体（黑色和白色）的密度在被来自两侧的强大激光击中时如何变化。颜色代表它们碰撞时产生的不同能量的伽马辐射。

　　这种碰撞产生了大量的伽马射线，而且由于通道极其狭窄，光子也更有可能相互碰撞。这反过来又产生了物质和反物质，特别是电子和它们的反物质等价物--正电子的阵雨。最后，该系统周围的磁场将正电子集中到反物质束中，并将其加速到极高的能量。

　　这项研究的作者 Alexey Arefiev 说：“这种过程很可能发生在脉冲星的磁层中，即快速旋转的中子星的磁层。有了我们的新概念，这种现象可以在实验室中进行模拟，至少在某种程度上，这将使我们能够更好地理解它们”。

　　该团队表示，新技术非常高效，产生的正电子比单一激光器多10万倍，而且输入的激光器一开始就不需要那么强大。由此产生的反物质光束可以在仅仅50微米的空间内达到1千兆电子伏特（GeV）的能量，这通常需要大型粒子加速器。

　　该研究发表在《Communications Physics》杂志上。

　　资料来源：Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf