欧洲核子研究专家首次成功运输反物质

Daphane

來源:大紀元




处于陷阱中的反物质概念图。(Shutterstock)

【大纪元2026年04月10日讯】（大纪元记者薛止墨编译报导）最新的一项实验首次将装有反质子的陷阱装置成功运输并穿越了欧洲核子研究组织（CERN）的主园区，这是未来将反物质送往欧洲其它实验室的重要第一步。

3月24日，来自CERN的重子-反重子对称性实验（BASE，Baryon Antibaryon Symmetry Experiment）团队创下世界首例：成功用卡车将一个装有反质子的陷阱装置运送穿越实验室主园区。研究人员先在一个创新的“可携式低温潘宁陷阱”（portable cryogenic Penning trap）中累积了92个反质子，接着将装置从实验设施中拆离、装上卡车，并在运输后继续进行实验。

反物质之谜与挑战

这是一项非凡成就，因为反物质极难保存，一旦接触普通物质就会发生湮灭（annihilation）。这次突破属于概念验证，最终目标是将反质子运送到欧洲其它实验室，以进行超高精度的反质子性质测量。

反物质是一类自然存在的粒子，几乎与普通物质完全相同，唯有电荷与磁矩方向相反。根据物理定律，大爆炸应该产生等量的物质与反物质，两者会迅速互相湮灭，理论上应留下空无一物的宇宙。然而实际上我们的宇宙几乎完全由物质构成，这种不对称性困扰科学家数十年。物理学家推测，可能存在尚未被发现的差异，使物质得以存活而反物质几乎消失。

精密测量与技术瓶颈

为了深入理解反物质，BASE合作团队致力于精确测量反质子的性质，例如其“本征磁矩”（intrinsic magnetic moment），并将结果与质子进行比较。但他们面临一个问题：“CERN的‘反物质工厂’（antimatter factory）中的设备会产生磁场波动，限制了我们测量的精度提升。”BASE发言人Stefan Ulmer解释道。这些波动极其微小，约为十亿分之一特斯拉，比地球磁场小两万倍，且在建筑外无法测得。“然而BASE的测量精度极高，若要进一步深入理解反质子的基本性质，就必须将实验移出这栋建筑。”

CERN的“反物质工厂”是全球唯一能够产生、储存并研究反质子的地方。两个串联的减速器——反质子减速器（Antiproton Decelerator, AD）与超低能反质子环（Extra Low Energy Antiproton ring, ELENA）——为多个实验提供低能反质子（能量越低，越容易储存与研究）。在这些实验中，BASE曾创下将反质子保存超过一年的纪录，并开创了这项技术，迈向下一阶段：将反质子运送至外部实验空间以进行更精密测量，甚至分享给其它研究机构。为此，他们开发了BASE-STEP陷阱——一种可储存并运输反质子的装置。

“我们开发BASE-STEP的目标，是能够捕捉反质子并将其运送到我们在CERN、HHU、Leibniz University Hannover以及其他具备超高精度测量能力的实验室，因为这些实验在反物质工厂中无法进行。”BASE-STEP项目负责人Christian Smorra表示，“我们去年已用质子验证了这个概念的可行性，而这次用反质子取得的成果，是朝目标迈出的一大步。”

跨实验室运输

BASE-STEP体积小巧，可以装上卡车并通过一般实验室门口，同时能承受运输过程中的颠簸与震动。整个装置包含超导磁铁、液氦低温冷却系统、电力供应以及利用电磁场捕捉反粒子的真空腔体，重量约1000公斤，比现有任何反物质研究系统都更加紧凑。

“若要将其运送到我们在德国HHU的精密实验室，至少需要8小时”，Smorra说，“这意味着我们必须在整段时间内将超导磁铁维持在低于8.2开尔文（K）的温度。因此，除了液氦外，我们还需要在卡车上配备发电机为低温冷却器供电，目前正在评估这种可行性。”然而，最大的挑战仍在于抵达后，如何将反质子安全转移到实验装置中而不让它们消失。

CERN研究与计算部主任Gautier Hamel de Monchenault表示：“运输反物质是一项开创性且雄心勃勃的计划，我对BASE团队达成这一重要里程碑表示祝贺。我们正处于一段令人振奋的科学旅程开端，将进一步深化我们对反物质的理解。”