科学家正在开发一种迷你反物质加速器

2018-10-17 09:07:03

作者:利峙窨

科学家已经开发出一种技术,能够在比现有加速器设施要求小一千倍的空间内加速反物质,根据加拿大和光束物理评论杂志上发表的一项研究,新方法可以促进异国情调的科学研究

粒子并帮助研究人员解开物理学中一些最大的谜团,例如假设的暗物质和暗能量的性质,以及希格斯玻色子的特性 - 一个基本粒子,它给出了所有其他粒子质量粒子加速器,如瑞士CERN的大型强子对撞机(LHC)和斯坦福大学的Linac相干光源(LCLS)旨在加速构成原子的基本粒子,而不是由任何较小的粒子 - 质子和电子组成,例如LHC例如,可以将这些微小的物质粉碎在一起,产生更加基本的粒子希格斯玻色子另一方面,LCLS加速粒子产生X射线激光,科学家可以利用这些激光对极其快速和小的过程进行成像,例如光合作用这些设施已经产生了许多有价值的科学见解,然而,加速器使用至少2公里(12英里)长的设备,以便将粒子加速到足够的速度

现在,伦敦帝国理工学院的科学家提出了一种方法可以加速电子的反物质版本 - 称为正电子 - 在一个只有几英寸长的装置中反物质是由反粒子组成的任何材料,相应的普通物质粒子基于新技术的加速器需要一个仅覆盖约25平方米(269平方英尺)的激光系统在这些幻灯片中查看本周所有最佳照片“这种方法使反物质加速器非常紧凑,非常便宜并且价格合理,”帝国的物理学家,该研究的作者Aakash Sahai告诉“新闻周刊”

他说,目前世界上只有少数反物质加速器,这些“只有通过竞争非常激烈的过程才能进行大规模的科学合作”而且,这些加速器专门用于高度专业化的粒子物理研究而不幸的是,由于这些设施无法供大多数科学家使用,资源较少的国家的许多小型研究团队无法生产突破性的科学,他说:“通过使反物质加速器技术可以广泛使用小型物理实验室,这种方法为小型研究小组提供了在不依赖大型机器的情况下快速回答问题的可能性

“研究人员使用现有激光器的特性对新方法进行了建模,并计划进行实验以测试它

在不久的将来如果这些测试,成功,技术y可以让全世界更多的实验室进行反物质加速实验“大型强子对撞机或直线加速器相干光源等设施所使用的技术自20世纪50年代发明以来没有经历过显着的进步

它们运行起来很昂贵,而且它也许我们很快就会得到所有我们能够摆脱它们的东西,“他说”现在只能通过使用大型物理设施才能获得数千万美元的成本,这在普通的物理实验室中很快就会成为现实

“该团队的方法利用了激光器和等离子体 - 带电粒子的气体,它是物质的第四个基本状态 - 产生正电子并加速它们,产生光束该技术可用于产生比LHC更高速率的希格斯玻色子,因此,更好地研究它这些实验也可用于搜索预测存在于称为“超对称”的理论中的未发现的粒子,这种理论可能能够填充在粒子物理标准模型的一些空白中模拟正电子群集中成束并加速伦敦帝国理工学院此外,正电子束可用于提供更灵敏的材料测试目前,X射线或电子梁用于检查这些材料中的缺陷但是正电子以不同的方式相互作用,这将改善质量控制过程 “几年后,这项技术可用于检测航空公司或航天器机翼和发动机或汽车发动机中的缺陷,甚至可用于生产比目前更小的手机芯片,”Sahai说,“此外,它将帮助世界各地的许多研究小组寻求成为第一个回答自然界基本问题的研究小组“”目前,科学家们正在寻找新的碰撞器来寻找更重的粒子,如暗物质和暗能量粒子“物理学家们已经将Sahai说,这些设计的最新方法此外,他希望能在几年内生产出基于新技术的加速器的工作原型本文已经更新,以包含Aakash Sahai的其他评论