歐洲核子研究中心(CERN)完成一項堪稱「科幻成真」的實驗，科學家首次成功將反物質「保存並運輸」。這是個里程碑式的科學突破，讓過去只能在實驗室內短暫存在的反物質，正式邁入可移動、可保存的時代。
熟知《星艦奇航記》(Star Trek)影集的粉絲們，對反物質一定不陌生，著名的星艦「企業號」(NCC-1701)之所以能在銀河間快速穿梭，使用的曲速航行必須依靠強大的「反物質能源」。這一設定是有根據的，反物質是一種由反粒子構成的物質形式，這些反粒子與普通粒子質量相同，但電荷和磁性相反。反物質一旦與普通物質相遇，兩者都會瞬間湮滅並釋放出純能量。在理論上，正反物質湮滅產生的能量，比核反應、核融合都要強大得多。
不過，正因為反物質很容易與環境中的普通物質發生湮滅而消失，所以極難保存，更別提成為星艦的動力來源了。
另外，在著名的推理小說《天使與魔鬼》當中，反物質也是故事中的重要道具，被當成一種高威力的炸彈。
把反物質「關起來」：關鍵在這三件事
回到現實，要讓反物質活下來，科學家必須做到三件近乎極限的工程控制：
用「彭寧陷阱」(Penning trap)困住粒子
維持超高真空，避免接觸任何物質
將溫度降至約8.2開爾文（接近絕對零度）
這裡要先說明什麼是「彭寧陷阱」，那是由荷蘭實驗物理學家彭寧(Frans Michel Penning)提出，利用「電場與磁場」製造出一個拘束環境，在該環境中的特殊物質（例如帶電粒子，或帶電的反物質）就不會與其他粒子發生電中和或湮滅。首座「彭寧陷阱」於1959年由德裔美籍物理學家德默爾特(Hans Georg Dehmelt)成功製作，並因此項成就獲得1989年諾貝爾物理學獎。
在這一次的實驗中，研究團隊製作出一個機動式的「彭寧陷阱」，這是一個重量超過850公斤、內建超導磁鐵與超低溫冷卻設備的巨型裝置，必須使用大型貨櫃才能裝得下。
隨後研究人員成功將92個反質子裝入其中，接著從實驗現場斷開裝置，裝上卡車，並將其運送到10公里外的日內瓦實驗園區。在目的地，研究團隊確認92個反質子仍然存在，實驗宣告成功。
一次歷史性的運輸測試
儘管人們擔心道路震動，但這些粒子在運輸過程中並未湮滅。這顯示反物質可以安全地運送出實驗室。
CERN研究與計算主任德蒙謝諾(Gautier Hamel de Monchenault)稱讚這項壯舉意義非凡，他說：「反物質運輸是一項開創性且雄心勃勃的項目，我祝賀合作團隊取得這一令人矚目的里程碑。這絕對是新的科學探索之開端，我們將能夠進一步加深對反物質的理解。」
為什麼要送到別的園區研究
歐洲核子研究中心（CERN）的反物質工廠，是世界上唯一能夠生產、儲存和研究低能量反物質的場所。
然而，用於產生反物質的加速器也會產生電磁噪聲，影響後續測量的精確度。因此，將反物質輸送到更安靜的環境中，可以將實驗精度提高100到1000倍。
為了避免行車顛簸造成「彭寧陷阱」失效，這趟10公里的路程花了四小時才完成。接下來，他們的目標是實現更長距離的運輸，準備送往德國杜塞道夫大學(HHU, Germany)，那將是一段長達8小時的旅程。
參與研究的物理學家西蒙拉(Christian Smorra)表示：「杜塞道夫擁有專用精密實驗室，那裡的量測效果更好，我們希望將反質子運往那裡。」
這當然又是新的技術挑戰，意味著在整個運輸過程中，都需要將超導磁鐵的溫度維持在8.2開爾文以下。「因此，除了液態氦之外，我們還需要一台發電機來為卡車上的低溫冷卻器供電，我們目前正在研究這種可能性。」
從科幻邁向現實的旅程
過去，反物質只能存在於固定實驗設備中；現在，它可以被「裝箱、上車、運走」。
這項突破意味著研究模式的根本改變——從「反物質必須待在加速器旁」，轉變為「反物質可以被送往任何需要的實驗室」。
當然，距離「星艦企業號」那種以反物質作為能源的時代仍然相當遙遠，但這一次，確實讓科幻設定首次出現了現實的工程雛形。
編輯 / 羅志光
【巴西華人資訊網】
