都瑟设计的戒指
在塞满各种科学语言和惊人想法的欧洲原子核能研究中心(CERN)餐厅,记者见到了留着山羊胡的奥地利实验物理学家都瑟(Michael Doser)。和在CERN的其他科学家一样,白天他在布满白板和实验设备的实验室里工作,晚上则会参加日内瓦市的各种演出派对等娱乐活动。他说,自己也是一“文青”。
然而,文艺不光只是他的爱好,他甚至自搞副业将加速器的概念做进了指环。他爱好画画,尝试用绘画的形式向人们介绍高深的物理概念。而他本人,也在自己的领域中是元老级的人物。尽管没有参与到轰轰烈烈的LHC实验中,但他的反物质研究史长达30年之久,也参与了反氢原子实验。现在,这位做了无数实验的物理学家正在主持一个难度极高的实验,来回答一个简单的问题:苹果会落地,“反苹果”也会同样吗?
人物名片
迈克尔·都瑟(Michael Doser) CERN高能粒子实验物理学家,从1983年开始至今一直研究与反物质相关的课题。目前正在进行反氢原子重力测试的实验。
“反物质”当不了武器
2002年,CERN的一个实验结果登上了各大报纸的标题,当时的实验小组第一次捕捉到了“反氢原子”。都瑟参与了这个实验,这恐怕是他科研生涯中最激动的时刻了。
都瑟先后在苏黎世理工大学、苏黎世大学就读。在过去整整30年间,他一直在和反物质打交道。“反物质像是红线,把我所有的研究都穿起来了。”最初他的研究只是将反物质作为一种工具,比如研究强力时,需要用反物质和物质湮灭,测试新的粒子……直到他进入CERN后,才慢慢开始对反物质本身产生了兴趣。
“反物质和物质就像是一片橡皮泥的两边,你这面压一下出来了一个坑,那面就冒出来一个包,两面形状、能量是完全一样的。你把橡皮泥转动180度,坑变成了包,包变成了坑。”但坑和包的方向是不一致的。人们熟悉爱因斯坦的质能转换公式,但在反物质学家的眼中,这个公式则需要考虑更多的东西:能量也是有正负的。1927年,物理学家狄拉克第一次发现了反物质,带正能量的正电子(普通的电子携带负电荷)。
科学家推测,宇宙初创时,物质和反物质是一半对一半的,反物质和物质一旦碰撞,就会碰撞,释放出巨大的能量,这个过程叫做“湮灭”。不过,湮灭大战为什么是物质获胜,而非反物质呢?“物质和反物质肯定不光只有方向不同这么简单,肯定还有其他不同的地方。”都瑟说。
因为湮灭的效果,有很多人认为反物质将被用于制造大规模杀伤性武器,《天使与魔鬼》这样的电影也让公众感到不安。都瑟则直接拿出了一些数据:“如果要造出电影中所说的1克反物质,需要CERN运行100亿年。这大约相当于宇宙的年龄。即使制造出来,1克反物质也只有原子弹威力的百分之一大。”
现实中,反物质已经普遍在医疗器械上使用了,现在CERN也有人在研究利用反物质攻击癌细胞,如果能设法降低价格,它不失为切除癌细胞的利器。但我们完全没有必要担心它的“武器化”。都瑟记得15年前的一个反物质学术会议,全场都是穿着松松垮垮的物理学家,但有一个人一看就不像科学家,西装革履,肩膀宽大。一询问才知道,他来自军方,希望了解反物质方面的最新进展。“那是我最后一次见到军方的人。”都瑟笑道。
2013年,等着瞧
近些年,反物质研究成为了物理基础学科的热门。参与过多次制造反物质的实验之后,都瑟决定主持一个名叫AEGIS的项目。这个
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