对物理学家来说反物质是个老生常谈的课题了。当物理学家在1933年发现了第一种“反粒子”的存在以后,这一课题复活了。所谓反粒子是指通常粒子的一个仅除了电荷相反外的全同复本。当反物质粒子产生后又与它的物质复本相遇,从而产生一个能量爆炸的湮灭过程仅为百万分之几秒。物理学家已经专注于寻求使它们停留足够长时间的方法,以便用它们去作一些有兴趣的研究。特别地,他们已经用了15年的努力以求使反质子和反电子结合成一个反氢原子。

1996年1月,德国尤里青核物理研究所的沃尔特 · 奥勒特(Walter Oelert)领导的一个研究组宣告已制造出9个反氢原子——并没有要求粒子慢下来。这一研究使用了位于日内瓦欧洲核子中心的一台粒子加速器,产生一束反质子束,然后让它们通过氙气,每当反质子与氙原子碰撞时会产生一个反电子,或称正电子。正电子将被束缚中的反质子所吸引,因而这对粒子通常会结合成一个反氢原子。

技巧在于要使这对粒子以近乎相等的速度和相同的方式运动。“我们制造出了各种速度的正电子,”奥勒特指出“一旦某电子具有与反质子的相同的速度,那么它们便会结合在一起。”由于反氢原子是电中性的(正电子的正电荷与反质子负电荷相消)奥勒特所制造的反氢原子不再被禁锢在加速器的环形电磁场中,它们偏离到硅壁上去了。在撞击中,它们再次分离成基本粒子并被湮灭,并由一台探测器探测具有相应辐射特征的爆炸。

由于奥勒特的技术在事实上使得反氢原子在产生后不久即被毁坏,所以无法回答一些反物质的基本问题:为什么它在宇宙中如此罕见,例如,它是否真是物质的一个镜像,还是在它们之间存在着某种微妙的差异?为此,奥勒特与哈佛的物理学家杰拉尔德 · 加布列斯(Gerald. Gabrielse)合作,他们于1996年底试图在欧洲核子中心制造相对来说运动较缓慢的反氢原子。加布列斯的计划是用磁体促使反质子变慢,而使源于放射性钴的正电子通过钨晶体而变慢。最后,他希望用激光束来探测在磁带中缓慢漂移的反原子。“当你拥有了微小的反氢原子后,你不想在实验室里追踪它吗?”加布列斯解释道,“希望它能坐在那里,让你瞧个够。”

[李佳牧译自Discover,1997年1月]