扭曲的物理学:七大新发现(图)
从奇特的反物质,到给光打结的试验,物理学展现出我们所在的这个世界的令人不可思议的一面。下面是最近获得的最精彩的七大物理发现。
1.奇异纠结 最奇怪的一个预测性量子力学理论,是粒子即使在太空中分开了,它们仍能“相互纠结”,当其中一个进行运动时,其他粒子就会立刻作出反应。2009年6月科学家宣布,他们已经测量出一个新系统的粒子纠结——两个分开的振荡粒子对。以前的试验涉及到粒子的内部特征,例如旋转状态,但这是科学家第一次涉及到粒子的运动模式,它跟更大的常规世界系统类似。
2.光结 光似乎是以直线方式运行,但有时它会拧成结。2010年1月研究人员在报告中说,他们利用电脑控制的一张全息图,把光束弯曲成8字形状。创作全息图的目的是以特定方向和形状发射光。物理学家表示,研究人员利用数学领域的纽结理论,研究生成的环状物。这些旋转的光又被称作光学旋涡,它可能已经为未来的激光装置提供了一些暗示。
3.生成新的反物质粒子 科学家让粒子在核粒子加速器里以接近光速的速度相撞在一起,生成以前从没见过的物质——反超氚(anti-hypertriton)。这种粒子在很多方面都很奇特。首先,它不是正常物质,而是反物质。它与常规物质接触,就会立刻消失。其次,反超氚是一种所谓的“奇异”粒子,这意味着它包含一种罕见的构造物,即一种奇异夸克,一般形成原子的质子和中子里并不存在这种物质。这项试验是在纽约布克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)里进行的。
4.指向核聚变的磁悬浮 核聚变(恒星内部发生的原子核聚合现象)是科学家一直希望实现的目标。如果科学家获得成功,它将为我们提供一个对环境影响很小的强大能量源。2010年科学家宣布他们已经制成一个悬浮磁铁,这被认为是核聚变的一个必要条件,距离取得最终成功更近了一步。通过让一个巨大的环形磁铁悬浮在半空中,研究人员可以控制磁铁外部包含的极热的带电粒子气体。研究人员表示,这些气体的密度与核聚变所需的密度非常接近。
5.光弯曲物质 虽然我们很容易看到物质弯曲光的现象(棱镜弯曲光),但是我们很难看到光弯曲物质的现象。不过科学家在报告中表示,2010年3月他们通过一项试验看到了这种现象。研究人员在一间黑暗的实验室里组装扁平的纳米粒子(直径只有数十亿分之一米的微型物质)带。当这种带状物接触光时,它就会弯曲变成螺旋状。这项发现有助于工程师设计新型光学产品和电子产品。
6.奇异的粒子三组合 科学家利用锂原子再现了在二世纪阿富汗佛教艺术中可以看到的一种远古数学符号。这种符号又被称作博罗梅安环(Borromean ring),它显示的是三个环相互连接在一起。如果一个环被拿走,其他环就会彼此分开。据物理学家预测,粒子应该能形成相同序列,但是直到现在才有人在这方面取得成功。该试验成果在2009年12月公布,这距里该预言诞生已有40年。
7.夸克-胶子汤 “夸克-胶子汤”是今年布克海文国家实验室的相对论重离子对撞机获得的另一项重大成就。2010年2月科学家宣布,他们已经制成“夸克-胶子汤”,这里的质子和中子的基本组成成分已经分解成夸克和胶子。利用金原子在这个对撞机里进行极其猛烈的撞击,才能达到生成夸克-胶子汤所需的温度——大约7万亿华氏度(4万亿摄氏度)。这些环境比太阳中心热2.5万倍,跟宇宙刚刚诞生后出现的高温环境非常类似。这是地球上生成的温度最高的环境。(杨孝文)