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新闻消息文字稿
00:00达芬奇密码有一部前传
00:02它叫天使与魔鬼
00:04在书中
00:05恐怖分子从欧洲核子研究中心
00:07偷走了八分之一克反物质
00:09试图炸毁梵蒂冈
00:12因为当反物质与物质相遇时
00:14它们会湮灭
00:15将几乎百分之一百的结合质量
00:17转化为纯能量
00:21这是通过一等于mc平方实现的
00:23这是物理学允许的最剧烈过程
00:28开始吧
00:30哦天哪
00:32这只是小说情节
00:34但欧洲核子研究中心
00:35确实在制造反物质
00:37我们有机会去参观了
00:41这里是欧洲核子研究中心的反物质工厂
00:43有反质子在我们下方运行
00:45此时
00:46它们就在我们脚下
00:48在这里
00:49质子被加速到光速
00:50并撞击一把
00:52每分钟产生两千万个反质子
01:01这比我想象的要大得多
01:03这太疯狂了
01:04反物质是宇宙中最昂贵的物质
01:08十亿美
01:08不可能
01:10往上加
01:11我们漏掉了零
01:12而欧洲核子研究中心
01:13SUN做到了看似不可能的事情
01:17所以
01:17你们在制造
01:18欧洲核子研究中心
01:20在1995年
01:21制造了第一批反氢原子
01:23但它们
01:24很快遇到了问题
01:25因为这些反原子
01:27只能存活四百一分之一秒
01:29然后就会湮灭
01:30这时间太短
01:31无法进行任何有用的研究
01:35如果它们能弄清楚
01:36如何储存反物质
01:38那么它们就可以研究它
01:39并尝试找出
01:40它与普通物质可能存在的差异
01:43它们知道
01:44任何意外的差异
01:45都可能皆是全新的物理学
01:48那么
01:49在一个充满物质的世界里
01:51你如何储存反物质呢
01:53嗯
01:54这是欧洲核子研究中心
01:56过去三十多年来
01:57一直痴迷的问题之一
01:59这是它们能够进行
02:00迄今为止
02:01最精确的反物质测试
02:04它们甚至成功地
02:05将反物质捕获在盒子里
02:08装上卡车并运输
02:10它们做这一切
02:12都是为了试图解开物理学中
02:14最大的未解之谜之一
02:18要理解这一点
02:20我们必须回到
02:21大约一百年前的一项发现
02:25在之前的Veritasum节目中
02:27我们了解到
02:28一位古怪的物理学家
02:29保罗洛克
02:30如何提出一个方程
02:31将狭义相对论
02:32与量子力学统一起来
02:34这个方程效果出奇的好
02:36但洛克却被自己的方程难住了
02:38因为静止
02:39电子的解
02:40有些奇怪
02:42有两种可能的能量
02:43一等于Mc2和
02:45一等于Mc2
02:49但电子怎么可能有负能量呢
02:52嗯
02:53洛克没有抛弃
02:54它的负能量解
02:55而是最终提出了一个激进的想法
02:58这个负能量解
02:59对应于当时物理学未知的一种全新粒子
03:05它的质量将与电子相同
03:07但携带相反的电荷
03:09它将是反电子或正电子
03:13不可思议的是
03:14一年后
03:15第一个正电子
03:16在自然界中被意外观测到
03:19在随后的几十年里
03:21物理学家们
03:22在狄拉克方程的基础上
03:23构建了一个全新的量子力学框架
03:27量子场论
03:29这不仅解释了
03:30为什么存在反粒子
03:31还回答了一个更基本的问题
03:34为什么宇宙中的每一个电子
03:36都完全相同
03:40当人们认识到
03:41基本粒子
03:42不仅仅是粒子或波
03:44而是量子场的激发时
03:46答案开始成型
03:50因此
03:51存在一个遍布整个空间的电子场
03:54这个场可以被激发
03:55但只能以完全相同的离散单位进行
03:58每个单位都具有相同的质量
04:00自旋和电荷
04:02这就是为什么
04:03每个电子都相同
04:05它们都是同一个场的激发
04:08现在
04:09你可以有多个激发态
04:10也就是多个电子
04:12它们也可以四处移动
04:14唯一的要求是
04:15它们永远不能完全重叠
04:18当然
04:18这种激发态
04:20并没有什么特别之处
04:22你也可以有一个
04:23镜像相反的版本
04:25事实上
04:25描述这个场的方程
04:27要求这样的激发态存在
04:30它们具有相同的质量和自旋
04:32但电荷相反
04:35这就是反电子
04:36或正电子的概念
04:40这正是洛克方程中
04:41那个负号所揭示的内容
04:44就像电子一样
04:45正电子也可以四处移动
04:48只有正电子
04:49可以与电子重叠
04:51但看看
04:51当它们重叠时
04:52会发生什么
04:53再次我稍微简化了一下
04:54但由于
04:55它们是彼此的镜像
04:57相反的电荷会
04:58相互抵消
05:00激发态消失
05:01敞回到奇迹态
05:06但这会预测
05:07粒子会直接消失
05:09那么
05:10这怎么可能呢
05:11质量去了哪里
05:13嗯
05:14唯一可能的方式
05:15是质量根据
05:16一等于mc平方
05:18转换成了其他东西
05:19即能量
05:22能量被转移到了
05:23另一个量子场
05:24即光子场
05:27这就是我们所说的烟面
05:30现在
05:31人们意识到
05:32大多数基本粒子
05:33都可以用同样的方法描述
05:35每个粒子
05:36都可以被视为
05:37其自身量子场的激发
05:40这意味着两件事
05:43第一是
05:43大多数粒子
05:44必须有一个反粒子
05:46轮生体
05:46因为它们只是
05:47同一场中的
05:48镜像激发
05:50不过也存在一些
05:51例外情况
05:51例如
05:52光子和希格斯波骰子
05:53它们本身
05:54就是自己的反粒子
05:56第二个
05:57也是更重要的含义是
05:58每个反粒子
06:00必须与普通粒子
06:01完全相同
06:02只是电荷相反
06:07但到了
06:07二十世纪六十年代中期
06:09人们意识到
06:10这个解释
06:11存在一个重大问题
06:13这一切
06:13都源于它与新接受的宇宙大爆炸理论的契合方
06:17式
06:20在大爆炸后的最初时刻
06:22宇宙极其炽热且致密
06:24光子拥有极高的能量
06:26以至于发生了逆向的湮灭过程
06:30因此
06:30两个光子可以结合在一起
06:32自发地将它们的能量
06:34转化为粒子
06:35反粒子堆的质量和动能
06:38于是
06:39宇宙中充满了这些不断产生又消失的粒子堆
06:44但随着宇宙持续膨胀
06:46它逐渐冷却
06:47这些光子的能量也随之降低
06:50直到大爆炸后约三秒
06:52它们的能量低到无法再产生粒子堆
06:57这正是困扰二十世纪六十年代物理学家的问题
07:01因为他们相信
07:02在初始阶段应该产生了等量的物质和反物质
07:08但如果产生了等量的物质和反物质
07:11那么每个粒子都应该找到它的反粒子并湮灭
07:15这意味着我们周围不应该有任何物质
07:20没有物质也没有反物质
07:22只有光子只有辐射
07:26因此这被称为大爆炸辐射
07:28因为显然当我们环顾四周时
07:31我们看到的远不止能量
07:36宇宙充满了物质
07:38但这怎么可能呢
07:40为什么现在宇宙中的物质比反物质多
07:44这种不对称性从何而来
07:46嗯
07:47这是整个物理学中最大的未解之谜之一
07:52最初有些人试图回避这个问题
07:56他们便称也许根本不存在不对称性
07:59也许我们碰巧处在一个区域
08:02由于盲目的随机机会
08:03一些合理的统计涨落
08:05使得我们周围大部分是物质
08:07而某些区域会再次像漫威电影那样
08:10像一个镜像宇宙
08:11会在相反方向上存在轻微的不平衡
08:15保罗
08:16罗克似乎倾向于这种方法
08:18他便称可能存在整个反恒星
08:21他在1943年的诺贝尔奖演讲结束时
08:24说可能每种恒星各占一半
08:27这两种恒星都会显示完全相同的光谱
08:30目前的天文方法无法区分它们
08:36物理学家爱德华
08:38哈里森更进一步
08:39认为甚至应该存在完整的反星系
08:44随后人们意识到
08:45如果真是这样
08:46那么在这些边界相遇的区域
08:48天空应该会被照亮
08:51应该有大量的物质与反物质湮灭
08:54应该有大量的高能光子
08:57于是
08:58人们开始扫描天空
08:59寻找这些热点
09:00但一无所获
09:02因此
09:02这种可能性被排除了
09:05我们的宇宙中
09:05确实存在更多的物质
09:07而非反物质
09:08确实存在不对称性
09:10那么
09:11下一个显而易见的问题是
09:12这种不对称性有多大
09:15如果我们回到大爆炸后
09:17大约十秒
09:18就可以计算出来
09:21到那时
09:22粒子对产生
09:23早已在整整七秒前停止
09:25几乎所有的反粒子
09:27都以与其对应的粒子湮灭
09:29并转化为光子
09:33此时
09:34宇宙中充满了像电子和质子这样
09:36以惊人速度飞持的残余粒子
09:38以及那些残余的光子
09:43但由于这些电子和质子运动速度极快
09:46它们无法结合形成原子
09:48因此
09:49你得到了一个带电粒子的等离子体
09:51这意味着
09:52当光子四处传播时
09:53它们会与这些带电粒子发生散射
09:56所以
09:57它们无法在不与物质相互作用的情况下
09:59传播很远
10:00这一切
10:01在大爆炸后
10:02约三十八万年
10:03发生了改变
10:04此时
10:05电子和质子
10:06已减速到
10:07足以形成中性原子
10:09而光子
10:10只有在具有恰好合适的能量
10:12已将电子提升到更高能级时
10:14才能被原子中的电子吸收
10:17实际上
10:18这意味着
10:19光子现在基本上
10:20可以在空间中自由传播
10:22这些原子
10:23随后形成了所有的恒星和星星
10:25而这些光子
10:27也留存了下来
10:29它们构成了弥漫于
10:30整个可观测宇宙的低能辐射
10:32即宇宙微波背景辐射
10:34或CNB
10:39当我们估算
10:40CNB中的光子总数时
10:42发现大约有10的89次方格
10:46由于几乎所有这些光子
10:48都是在大爆炸后
10:49最初几秒的原始湮灭过程中产生的
10:52我们可以推断
10:53最初大约有10的89次方格粒子
10:56现在
10:57我们还可以估算
10:58可观测宇宙中
11:00像质子和中子这样的
11:01普通物质粒子有多少
11:09那些在湮灭中
11:10幸存下来的粒子
11:12我们发现
11:13大约有10的80次方格粒子
11:15这意味着
11:16在早期宇宙中
11:17每11个反物质粒子
11:19和11个物质粒子
11:20湮灭时
11:21它们几乎完美地
11:22相互抵消了
11:26但每11个物质粒子中
11:28有一个不知何故
11:29幸存了下来
11:31我们今天周围看到的一切
11:33都是那些幸运的十一分之一粒子的后代
11:38每个人
11:39动物
11:39丛林和海洋
11:41每一颗碰撞的小行星
11:42或旋转的星系
11:43夜空中每一束光点
11:45都是由那些幸运的十一分之一粒子构成的
11:53这引出了最疯狂的部分
11:55因为它告诉我们
11:56物质和反物质之间
11:58以及它们如何根据物理定律演化
12:00必定存在差异
12:03但这并非普通的差异
12:05不
12:05如果它们的行为完全不同
12:06那倒说得通
12:08我的意思是
12:09要么有不同物理定律
12:11分别支配每种粒子
12:12要么它们有完全相同的定律支配
12:14那也说得通
12:16但在那种情况下
12:17就不会有任何差异
12:19它们将是完全对称的
12:21真正奇怪的是
12:23这些定律几乎完全相同
12:25只是存在一个微小的差异
12:28这完全说不通
12:31在过去的七十年里
12:32物理学家们一直试图解释
12:34这种不对称性的来源
12:36但到目前为止
12:37所有的尝试都失败了
12:39部分原因在于
12:41我们的物理定律充满了对称性
12:47在二十世纪五十年代中期
12:49人们认为所有粒子都遵循三种对称性
12:53电荷
12:53语称和时间
12:55繁衍对称性
12:56电荷对称性非常简单
12:58它的意思是
13:00如果你把所有的正电荷和负电荷互换
13:02反之亦然
13:03那么相互作用不会改变
13:06换句话说
13:07正电荷和负电荷本身并没有什么特别之处
13:11只是其中一个与另一个完全相等且相反
13:14要理解语称对称性
13:16可以考虑这个镜子
13:17它创造了一个平行宇宙
13:19其中一切都相同
13:21但被反射
13:23所以
13:23我的左手变成了右手
13:25反之亦然
13:26现在拿这个分子来说
13:28它是丙氨酸
13:29一种重要的氨基酸
13:30我们需要用它来制造蛋白质
13:33它的名字里有个L
13:34因为它的氨基部分
13:36也就是这里的NH2
13:37在左边
13:38但在镜子里
13:39你看到
13:40它的姐妹分子D
13:41丙氨酸
13:42那个NH2部分
13:43现在在右边
13:45如果你试图在实验室里
13:46制造丙氨酸
13:47你会发现
13:47你会得到50%的L
13:49丙氨酸
13:49和50%的D
13:50丙氨酸
13:52换句话说
13:53没有任何实验能确定你
13:55是在我们的宇宙
13:56还是在镜像宇宙里
13:59对于许多左旋和右旋分子来说
14:01情况也是如此
14:02如果你只是在实验室里
14:03正常制造它们
14:04你会得到各占50%的产物
14:07所以
14:08我们的宇宙并不偏爱左旋或右旋
14:11最后
14:12时间繁衍对称性
14:13意味着物理定律
14:14在时间向前或向后运行时
14:16都同样适用
14:18在所有这些对称性中
14:20时间繁衍对称性
14:21可能感觉最奇怪
14:23因为有许多事情
14:24显然不能逆向进行
14:27你不能让主熟的蛋变回生蛋
14:28不能让破碎的酒杯复原
14:30也不能把植物变回种子
14:33但所有这些都源于热力学第二定律
14:36该定律描述了大量相互作用的粒子
14:38如何从不太可能的状态
14:40通常更有序
14:41演化到更可能的状态
14:43通常更混乱
14:45但这是一个统计定律
14:47它不是物理学的基本定律
14:50如果你放大到单个粒子的层面
14:52那么每一次相互作用都是完全可逆的
14:56你可以判断
14:57这些碰撞是向前
14:58还是向后发生在时间中
15:00现在
15:01所有这些对称性的组合
15:03被称为CPT对称性
15:05而CPT对称性
15:07结果证明是一个很大的
15:08如果CPT被破坏会发生什么
15:11嗯
15:12字面意思是
15:13猫和狗开始一起生活
15:14时间倒流
15:14各种事情开始在我们对自然的描述中
15:16出现异常
15:18现在
15:19CPT和标准模型如此契合的原因之一是
15:22它确实被构建到了
15:23狭义相对论的结构中
15:28狭义相对论
15:29建立在一个核心原理之上
15:31即物理定律
15:32对所有惯性观测者都相同
15:34这包括
15:35它们对光速的任何测量
15:37在20世纪50年代
15:39朱利安
15:39施温格
15:40哈德特
15:41卢特斯
15:42和沃尔夫拉姆
15:43皮证明
15:44如果我们的宇宙遵循这一原理
15:46我们坚信如此
15:47那么
15:48它必须是CPT对称的
15:53但反之亦然
15:55如果你打破
15:56CPT对称性
15:57那么这个核心原理
15:58也会被打破
16:00这就是事情变得棘手的地方
16:02因为在洛克将狭义相对论
16:04与量子力学统一之后
16:06所有后续的量子理论
16:07也都包含了狭义相对论
16:10因此
16:11我们关于现实的最佳理论
16:12量子场论和标准模型
16:14正是建立在这一相同原理之上的
16:18所以
16:18现在我们面临一个悖论
16:20一方面
16:21我们需要一种对称性
16:22来解释我们为何存在
16:24但另一方面
16:25如果CPT对称性被打破
16:27它也会连带摧毁我们最好的理论
16:30因此
16:31物理学家开始寻找一种特殊的不对称性
16:35一种既能解释十一分之一的偏差
16:37又能维持更大
16:38CPT对称性的不对称性
16:42这种不对称性
16:43可能存在的第一个线索
16:45出现在二十世纪五十年代中期
16:47在此之前
16:48研究过的每一种相互作用
16:50都守恒了
16:51CP和T的单独对称性
16:53因此
16:54也整体守恒了
16:55CPT
16:56但在1956年
16:58理论物理学家孙永达和陈念吟意识到
17:01没有人检查过若和力中语称是否守恒
17:07因此
17:07他们着手测试
17:09宇宙是否偏爱左旋或右旋
17:11为此
17:12他们寻求了李正道的一位同事
17:14是世界顶尖实验物理学家吴建雄的帮助
17:22一旦实验够想向他提出
17:23他便全身心投入
17:26他取消行程
17:27他在假期期间持续工作
17:29在接下来的几个月里
17:30这确实是一场全员参与
17:32一场紧张的行动
17:34当炮里得知这个实验时
17:36他说
17:37我不相信上帝是个弱左撇子
17:40我愿意压上重注赌实验结果
17:42会是对称的
17:43现在
17:44剩下的就是运行实验了
17:50实验大致是这样进行的
17:53他从古六世开始
17:55这是一种古的同位素
17:56其原子核具有固有角动量或自旋
18:00当他施加强磁场时
18:02他迫使所有自旋指向同一方向
18:06但古六世也具有放射性
18:09因此
18:10其原子核内的中子
18:11偶尔会衰变为质子
18:13释放出一个电子和一个反中微子
18:16并留下一个镊六世原子
18:20现在
18:21发射出的电子可能朝两个方向运动
18:24它们可能与和自旋同向
18:26也可能反向
18:30但如果自旋在我们的宇宙中是顺时针的
18:33那么它在镜像宇宙中反射后也是顺时针的
18:37这意味着它在两个宇宙中指向相同的方向
18:41因此
18:42实验在我们的宇宙和镜像宇宙中相同的唯一方式
18:45是电子在两个方向上发射的数量相当
18:50每边应各占百分之五十
18:53但吴建雄实际发现的是
18:55约百分之六十的电子运动方向与和自旋相反
18:58这意味着在镜像宇宙中
19:01百分之六十的电子与和自旋同向运动
19:06但这意味着
19:07存在一个实验可以判断你
19:10是在我们的宇宙
19:11还是镜像宇宙
19:13因此
19:13这证明了
19:14语称不守恒
19:16这震惊了物理学界
19:19项目负责人得知结果后惊呼
19:22这完全是胡说八道
19:25非常聪明的人
19:25诺贝尔奖得主们说
19:27这不可能是对的
19:29再做一次
19:30我不相信
19:30我
19:31你知道
19:32在某种意义上
19:33你可以理解他们的立场
19:35此前没有任何迹象表明
19:37宇宙会在意我是否在照镜子看自己
19:43于是
19:43其他人重复了实验
19:45到一九五七年
19:46已无任何怀疑的余地
19:49上帝确实很弱
19:51同年
19:52李正道和杨振宁
19:53因发现
19:54语称不守恒
19:55获得诺贝尔物理学奖
19:57但吴建雄的名字未被提及
20:00李正道和杨振宁
20:01在演讲中承认了他的贡献
20:03并试图在另一年提名他获奖
20:06但诺贝尔委员会
20:07从未受与他荣誉
20:08从某种意义上说
20:09他被剥夺了诺贝尔奖
20:111988年获奖者杰克
20:13斯坦伯格称
20:14这是诺贝尔委员会
20:15历史上最大的错误
20:17但他的工作
20:18确实做出了重要贡献
20:20他对长期持有的信念
20:21提出了质疑
20:22即电荷语称
20:23和时间繁衍
20:24是我们宇宙的基本对称性
20:28这让许多物理学家感到不安
20:30于是
20:31他们想出了一个变通办法
20:33也许语称对称性被破坏也没关系
20:36因为那并非自然的基本对称性
20:39它只是更大对称性电荷语称的一部分
20:43其思路是
20:44如果将所有事物在镜中反射
20:46并将所有粒子替换为其反粒子
20:49那么对称性就会恢复
20:51一切都会变好
20:52但七年后
20:54两位物理学家发现
20:55某些粒子也违反了组合的电荷语称对称性
21:02现在物理学家们真的紧张起来了
21:04他们认为是宇宙基本组成部分的两种对称性都被破坏
21:08了
21:09所以大家心中的下一个大问题是
21:12CPT对称性是否也会失效
21:14并随之摧毁标准模型
21:18然后在1973年
21:20看似奇迹般的事情发生了
21:23小林成和一川敏英找到了一种方法
21:25可以在保持CPT对称性的同时
21:28解释所有观测到的P和CP破坏
21:31并且这一切都直接符合标准模型
21:36唯一的问题是
21:37在物质
21:38反物质不对称性方面
21:40它只能解释
21:4110的-18次方的不对称性
21:43这比我们解释观测到的物质
21:45反物质不对称
21:46所需的量小了10亿倍
21:49所以
21:49所需的成分是存在的
21:51这很酷
21:52因为我们
21:53甚至没想过
21:54这些成分会存在
21:55但它们的强度不够大
21:59如果你严格坚持标准模型
22:00你就没有足够强的CP破坏率
22:05那么
22:05人们现在对CPT感到紧张吗
22:08不紧张
22:08我应该说感到兴奋
22:10这是
22:10因为这很可能意味着
22:12存在标准模型之外的新物理
22:14但要找出
22:15那可能是什么
22:17我们必须近距离研究反物质
22:19看看它是否有任何方式
22:21与普通物质不同
22:23那些可能解释这种不对称性的方式
22:26所以
22:27你知道
22:27我们要去哪里了
22:29哦哦
22:29它在那里
22:30欧洲核子研究中心
22:31宝贝
22:31哇
22:32欧洲核子研究中心
22:34最著名的是
22:35大型强子对撞机
22:36一个27公里长的地下环形轨道
22:39质子在这里被加速到光速
22:44反向传播的粒子数
22:46相互碰撞
22:47释放出巨大的能量
22:50这是我们最接近
22:52早期宇宙高能条件的实验
22:55但在大型强子对撞机的南端
22:57有一个较小的质子加速器
22:59称为质子同步加速器
23:02这个环中的质子
23:03只被加速到光速的99.93%
23:08其中一部分质子数
23:09被引出环形轨道
23:11最终到达这里
23:13这里是欧洲核子研究中心的反物质工厂
23:16在这里我们制造反质子
23:18有多少
23:19嗯
23:20通常每几分钟
23:21大约能制造4000万个
23:23我们现在要进入设施
23:24实际上要经过一个技术建筑
23:27那里看起来不太有趣
23:30我觉得看这些都很有趣
23:32为了确保安全
23:33我们总是得随身携带这些设备
23:36那么
23:37你有两个
23:38他们叫什么
23:41是的
23:41只是为了安全
23:42这些是标准设备
23:44用于测量你所受到的辐射计量
23:48这是一个受监督的辐射环境
23:51这意味着
23:52我们作为辐射工作人员
23:53需要密切关注
23:55我们所接受的辐射计量
23:58我们现在要去哪里
23:59现在
24:00我们要进入主楼
24:04这扇门后面有反物质
24:07是的
24:07就在我们脚下
24:08哇
24:09是啊
24:09我们会看到的
24:10你会看到的
24:12各位
24:13请注意
24:14这里是一个巨大的地方
24:19这比我想象的要大得多
24:21这太疯狂了
24:26我感觉就像个孩子
24:27在糖果店里看着这一切
24:29这地方挺不错的
24:30挺有趣的
24:30对吧
24:31第一次看到它的时候
24:32是的
24:32它非常令人印象深刻
24:34在这里
24:35你可以看到这个设施运作的基本原理
24:38质子来自欧洲核子研究中心的一个加速器
24:41及质子同步加速器
24:43它们撞击到一个靶上
24:45质子被加速到接近光速的99.93%
24:49能量高达26级电子福特
24:54它们瞄准的
24:56是一个非常小的靶
24:57一个直径3毫米
24:59长55毫米的一磅
25:00它本身嵌在石墨中
25:02然后包裹在钛合金结构里
25:07选择一是因为
25:08它是地球上密度第二高的元素
25:11这意味着
25:12在很小的空间里
25:14聚集了大量原子核
25:15从而增加了质子击中目标的可能性
25:19但当其中一个质子
25:21撞击一原子核时
25:22它不会像大多数碰撞中
25:24预期的那样反弹
25:26它运动得如此之快
25:28能量如此之高
25:29以至于它穿透了原子核
25:31在那里直接与其中一个中子
25:33或质子发生碰撞
25:36要理解接下来发生的事情
25:38我们需要观察质子内部的情况
25:42因为质子不是基本粒子
25:45相反
25:46它由三种称为夸克的基本粒子组成
25:49具体来说
25:50是两个上夸克和一个下夸克
25:52这些夸克以接近光速的速度
25:54飞速运动
25:55因此
25:56要将所有这些夸克
25:58约束在如此小的空间内
25:59并以如此惊人的速度运动
26:01需要一种非常强大的力
26:03这就是为什么
26:04它被称为强力
26:07它由称为胶子的粒子传递
26:11你可以将这种
26:12力想像成像橡皮筋一样作用
26:15但你可以将其拉伸
26:16超过断裂点
26:18如果你持续注入能量
26:20那么你就能注入足够多的能量
26:22从而产生另一个夸克
26:23反夸克队
26:25这种键断裂成对产生的过程可以连续发生多次
26:29从而形成一连串的夸克
26:31反夸克队
26:34当质子与重原子核内的中子或质子碰撞时
26:37也会发生类似的情况
26:40现在
26:41这些队中的大多数都保持原样
26:43作为一堆粒子飞离
26:45但偶尔
26:46两个反上夸克和一个反下夸克会靠得足够近
26:50它们会形成一个由自由反夸克组成的新粒子
26:55它们形成一个反Roll介子
26:57而它们的对应粒子将继续形成一个
27:00现在
27:00从初始碰撞到粒子促射
27:03再到反Roll介子形成的整个过程
27:05发生在10的-23次方秒的时间跨度内
27:14这是1000亿亿分之一秒
27:17这简直难以置信
27:20每次你击中目标
27:21都会产生数万亿次这样的碰撞
27:24从另一端出来的是质子
27:26反Roll介子
27:27和一堆其他粒子的混乱喷射
27:29它们都以大约96%的光速运动
27:35然后
27:36磁铁将反Roll介子从其他粒子中过滤出来
27:39并将它们送入下一阶段
27:41然后
27:42我们收集这些反质子
27:43将它们带入环中
27:45也就是反质子减速环
27:46我们正从上方观察它
27:49然后
27:49它们在减速环中循环一段时间
27:51同时被冷却下来
27:53所以
27:53这里的想法是
27:55我们大约每两分钟就能获得这些反质子
27:58大约有3000万个
28:00反物质有多昂贵
28:02各位
28:03价值是什么
28:04这有点难以评估
28:05对吧
28:06当然
28:06它可能是地球上能制造的最昂贵的物质状态
28:16我说些数字
28:17你告诉我它便宜还是太贵
28:18每克10亿美元
28:19太便宜了
28:20便宜了几个数量级
28:21不可能
28:23但是很多数量级
28:25这就是我刚才想的
28:27每克1000亿美元
28:29不可能
28:30往上加
28:31我想你可能漏掉了三个零
28:35多加几个零
28:36我想是的
28:37每克
28:37是的
28:38至少
28:40如果你在想
28:41如何处理这笔钱
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29:45现在
29:46回到反物质话题
29:53有反旋子正从我们下方经过
29:55他们此刻就在我们脚下
29:57是的
29:58确实如此
29:58而且
29:58这并不危险
29:59不
29:59不
30:00这并不危险
30:00完全没有风险
30:03减速器中的强电厂
30:04将反旋子的速度
30:06从光速的96%减慢至10%
30:10但这仍然
30:11大约是每小时一亿公里
30:14要对他们进行实验
30:16需要进一步减慢速度
30:19最初
30:19这是以一种近乎疯狂的方式完成的
30:22反质子树被射向一片薄塑料薄
30:25这湮灭了99.9%的反质子
30:30但大约0.1%的反质子幸存下来
30:33并以足够慢的速度出来
30:35以便进行实验
30:37当然
30:38这非常低效
30:39因此
30:40在2015年和2016年
30:42安装了一个名为
30:43Elena的刺激环
30:46Elena将反质子减速至光速的1.5%
30:50一个很好的慢速
30:511620万公里每小时
30:53这正在运行
30:57您正在观看一个实时反质子
30:59反质子
31:00在这些圆圈中运行吗
31:03正是如此
31:04蓝色装置是磁铁
31:06偶级磁铁
31:07根据劳伦兹历史粒子转向
31:10然后是橙色的四级磁铁
31:12用于管理树流的聚焦
31:15它们就像是粒子的透镜
31:17它们几乎就像一条非常细的管道
31:21是的
31:21我的意思是
31:22你不需要太多东西
31:22对吧
31:23因为
31:23只要你不弯曲粒子
31:24它们就只想直线前进
31:26你需要在里面保持良好的真空
31:28事实上
31:28是非常好的真空
31:29否则
31:30它们会湮灭
31:31在这个环里
31:32湮灭发生的频率有多高
31:34在这里
31:35是的
31:35因为
31:36你不可能有完美的
31:37嗯
31:37不
31:38不
31:38你确实会有一些损失
31:40但你知道整个捕捉过程
31:42我是说
31:43从捕捉到提取
31:44再到实验
31:45我认为
31:46这些天
31:47我们的效率大约是86%
31:49在反质子被阿莱纳减速后
31:52它们被送到五个不同的实验中
31:54每个实验都只在研究反物质的不同特性
31:57试图找出
31:58反物质
31:59与正常物质行为不同的方式
32:02在反物质工厂建成之前
32:03最早进行的实验之一
32:05就是测试质子和反质子的质量
32:08是否相同
32:18但这让我们回到了最初的问题
32:22如何储存反物质
32:24它们解决这个问题的方式
32:25相当巧妙
32:27它们从一个被抽成真空的管子开始
32:30一个超导磁体
32:32环绕着这个管子
32:33它产生一个磁场
32:35将带电粒子约束在中心
32:38同时
32:39电极产生电场
32:40起到端盖的作用
32:42防止粒子从两端逃逸
32:46然后整个管子被冷却到大约4卡尔纹
32:49即零下269摄氏度
32:53这导致几乎所有剩余的粒子
32:55凝结并冻结
32:56产生与外太空相当的真空压力
33:01所以
33:01现在它们可以用类似反质子的东西填充这个管子
33:05一旦进入其中
33:06这些反旋子就无处可去
33:08也没有东西可以湮灭
33:11它们被困住了
33:13它们刚刚构建了一个真实的反物质陷阱
33:16这个技术术语
33:17叫做潘宁陷阱
33:18以法国潘宁命名
33:20它的工作启发了第一个陷阱的构建
33:23恰好
33:23在欧洲盒子研究中心进行这项工作的团队
33:25就叫做陷阱团队
33:27反旋子被陷阱捕获后
33:29它们测量了反旋子的核质比
33:31并将其与质子的核质比进行比较
33:34发现两者相差
33:35仅为百亿分之一
33:40现在
33:40潘宁陷阱使研究反物质变得更加容易
33:43因此
33:44它成为了工厂其他实验采用的关键工具
33:482017年
33:49BASE实验利用它测量了反旋子的磁举
33:52并发现在其精度范围内
33:54它与质子的磁举大小相等
33:56方向相反
34:00因此
34:01到目前为止
34:02一切行为都如预测的那样
34:04但有一种力
34:05它们尚未直接探测
34:08那就是引力
34:09重力
34:10这会是其中的一部分吗
34:12很有可能会是
34:13归根结底
34:14部分原因是重力不遵守
34:16狭义相对论的规则
34:18这意味着
34:19它不必像SE模型那样遵守
34:21CPT定理
34:24因此
34:25原则上
34:26这是一个可以更自然的预期C和CP等更大程度违反
34:30甚至完全违反CPT的领域
34:36事实上
34:36早在20世纪50年代
34:38一些物理学家就提出了反重力的概念
34:41认为反物质在引力上是排斥的
34:44所以
34:45当物质在地球引力场中下落时
34:47反物质会上升
34:49如果你有一个反物质制成的篮球
34:51那很容易测试
34:52但要得到一个不会在你面前爆炸的反物质篮球
34:54却相当困难
34:56所以
34:56对粒子进行重力实验并不是一件容易的事
35:02你不能简单的扔下一个反旋转子
35:04并观察它是否下落
35:06因为反旋转子带负电
35:08电力远比重力强
35:10因此
35:11即使微小的砸散电厂
35:13对它们的影响也远比重力大得多
35:15所以
35:16你需要的是中性物质
35:18你需要的是一个反原子
35:22所以
35:22你正在制造反原子
35:24你是如何制造反原子的
35:25所以
35:26我们所做的
35:27就是使用反质子
35:28基本上
35:29我们把它们合并
35:30它们就变成了
35:31制造反轻有几种方法
35:33不同的实验
35:34采用不同的方式
35:35但对于盖尔来说
35:37一切都始于这个地下掩体
35:45在这个地下掩体里
35:46我们有一个小型加速器
35:48所以
35:48我们自己制造正变子
35:50然后在这里的陷阱中
35:52捕获它们
35:55它们将一束电子
35:56加速到光速的99.9%
35:59然后将其射向屋把
36:03现在
36:04虽然屋本身
36:05是电中性的
36:06但在高速下
36:07这些电子进入屋时
36:09它们离原子核足够近
36:11以至于电子云
36:12无法再屏蔽
36:13内部强烈的正电荷
36:16因此
36:17这些原子核产生强电厂
36:19这些电厂随后拉扯电子
36:21导致它们迅速减速
36:23就像刚刚猛踩刹车一样
36:27但问题是
36:28当这些电子减速时
36:29它们通过发射光子
36:31损失能量
36:32德国人有一个很棒的词
36:33来形容这个现象
36:34它被称为
36:35认质辐射
36:39这种认质辐射
36:40产生范围广泛的光子
36:42从低能X射线
36:43一直到接近
36:449兆电子福特的
36:46伽玛射线
36:49现在
36:49在所有这些光子中
36:51重要的是
36:52能量高于
36:53约一兆电子福特的
36:54伽玛射线
36:55因为当其中一个伽玛射线
36:57穿过乌原子核附近时
36:59它有可能将动量
37:00传递给该原子核
37:01并将其所有能量
37:03转化为电子
37:04正电子对的质量和动能
37:10但不幸的是
37:11这不是一个
37:12只产生电子
37:13正电子对的干净过程
37:16它产生正电子
37:17但也产生大量光子
37:19伽玛射线
37:20中子
37:21这些是致命的
37:23而这种粒子质量
37:24产生了两个问题
37:27第一个是致命的
37:28应该是太阳中
37:29最强的辐射源之一
37:35这是最强的之一
37:37是的
37:38如果你在它工作室进入
37:40你会在十秒内死亡
37:42你会在十秒内死亡
37:43你无法逃脱
37:44这太可怕了
37:45你会从那外融化
37:47你会从那外融化
37:49你说的太轻描淡写了
37:52第二个问题是
37:53屋中射出的
37:54并非均匀的正电子数
37:58相反
37:59你会得到电子
38:00中子
38:01正电子
38:02和光子的混合喷流
38:04它们以不同的角度
38:05和速度运动
38:08第一个问题
38:09通过将整个装置
38:10包裹在厚达1.2米
38:1267%混凝土
38:14和33%铁的屏蔽层中来解决
38:16这足以保护我们
38:22因为它是光子
38:24是的
38:25这重达1400吨
38:27好的
38:28好的
38:28我现在感觉好一点了
38:29现在运行了吗
38:31没有
38:31但即使运行了
38:32我们也能看到外面
38:33没问题
38:35好的
38:35所以
38:36我们是安全的
38:36你带上你的
38:38你的徽章
38:39好的
38:40所以
38:40你会知道
38:40是的
38:41我猜是十秒
38:42不算太晚
38:43太晚了
38:45解决第二个问题
38:46要稍微复杂一些
38:48而且
38:49这确实是我见过的
38:50最酷的物理
38:51与工程结合之一
38:54所以请坐稳
38:55当正电子离开无把时
38:57有些以光速的百分之几飞行
38:59而另一些
39:00则以超过百分之九十的
39:02光速飞行
39:05现在
39:05这种巨大的分布
39:06使得处理起来非常困难
39:08因此
39:09我们需要将它们
39:10减速到光速的
39:11百分之零点三四左右
39:13即大约三百七十万公里
39:14每小时
39:17它们实现这一点的方式
39:18有点疯狂
39:19因为它们
39:20会将正电子
39:22记住这些是反粒子
39:23摄像由超系二十微米
39:25直径乌丝组成的网格
39:27这些乌丝
39:28当然由普通物质制成
39:32当一个快速的正电子
39:33进入乌丝时
39:34它会立即
39:36因与乌原子的散射
39:37而损失能量
39:40这一过程发生得如此之快
39:41大约在十匹秒内
39:43即十万一分之一秒内
39:45正电子就减速到
39:46与金属丝的热能相匹配
39:48但此时正电子
39:50仍被困在金属丝内部
39:55因此
39:55从这里开始
39:56它需要通过碰撞和散射的随机游
39:59走来找到出入
40:01如果它撞到电子
40:02或卡在缺陷中
40:03就永远无法逃脱
40:07因此
40:08你可能预期
40:09几乎没有正电子能逃出
40:11几乎所有的
40:12都会遇到电子并湮灭
40:15你的预期是对的
40:17这个过程的效率非常低
40:19每一千个快速正电子
40:21进入网格
40:22只有大约一个
40:23能作为可用的
40:25慢速正电子出来
40:27另一个问题是
40:28这些正电子
40:29不会以整齐有序的
40:30数流形式出来
40:32相反
40:33它们以各种角度发射
40:35因此
40:36我们需要找到一种方法
40:37来聚焦它们
40:38这是通过让粒子流
40:39通过一个螺线管来实现的
40:42螺线管是一根
40:43通有电流的长螺旋线圈
40:45这股电流在螺线管内部产生磁场
40:48其到磁透镜的作用
40:50将正电子聚焦
40:53这让我们能够捕获许多
40:54原本会因大角度发射
40:56而丢失的正电子
40:59但目前
41:00我们仍混合着正电子
41:02电子
41:02中子
41:03和光子
41:05因此
41:05下一步是分离它们
41:07为此
41:08我们使用另一个磁场
41:10这个磁场
41:11使电子偏转到一侧
41:12进入数流收集器
41:14光子和中子
41:15因不带电荷
41:16而不受影响
41:18它们直线穿过
41:19并被屏蔽层吸收
41:21而正电子
41:22因带正电
41:23偏转方向
41:24与电子相反
41:25进入下一阶段
41:30现在
41:31我们只剩下正电子数
41:33唯一的问题是
41:34由于减速正电子的效率极低
41:37每次发射
41:38仅产生约1000个可用的慢正电子
41:44但下一阶段
41:45我们需要数百万
41:47甚至数十亿个慢速正电子
41:49因此
41:50解决方案
41:51是在粒子井中积累正电子
41:53经过几分钟时间
41:54井内会形成约一亿个
41:56或更多的正电子云
41:58足以满足下一阶段的需求
42:03我说过
42:04要合并正电子和反质子
42:05但我们做得更复杂
42:07首先
42:08我们制造正电子速
42:09正电子速是电子
42:11和正电子相互绕转
42:13就像双星系统一样
42:18这是一种奇异物质形态
42:20它仅持续约110到142纳秒
42:22随后两者会结合并湮灭
42:28制造方法
42:29是利用强磁场压缩正电子云
42:31并将其射向多孔二氧化硅薄膜
42:36当正电子进入这些薄膜时
42:38会从原子中剥离电子
42:40其中部分电子
42:41随后与正电子结合形成正电子速
42:45部分正电子速会从薄膜扩散
42:47进入下一阶段的真空腔式
42:49即相互作用式
42:51此时进入最后步骤
42:55这就是我们在此准备的内容
42:59这就是正电子速
43:01太疯狂了
43:02我们将反质子送到正电子速中
43:04在那里制造反氢
43:06由于正电子速仅存在约142纳秒
43:09这需要精确计时
43:13所以
43:14如果你想看我们在哪里捕获反质子
43:17是的
43:17我很想看看你们在哪里捕获反质子
43:20我没想到能这么接近
43:23就在这里
43:26太棒了
43:27好的
43:28所以我们在这里得到反质子
43:30然后接下来会发生什么
43:32所以
43:33它进入这个盒子内部
43:35在盒子内部
43:36它会遇到
43:38哦
43:38在那里遇到了正电子速
43:41说实话
43:42有点害怕
43:43这听起来
43:44好像里面有音乐
43:46当正电子速进入相互作用室时
43:49反旋转子数需要在那个精确时刻发射
43:53如果操作正确
43:54大约三百万个反旋转子会穿过正电子速
43:58如果一切顺利
43:59大约一到几个反旋转子会偷走一个正电子
44:03形成一个原子
44:05好的
44:06所以正电子从这里穿过
44:07一直穿过这里
44:11这就是你捕获
44:12是的
44:13我们积累他们
44:14你积累他们
44:15然后你把它们发射过去
44:17制造正电子速
44:18然后你把它发射到那个室里
44:21所以它语
44:22太酷了
44:25太酷了
44:26正是在这里
44:28他们制造反原子
44:29反氢
44:31他们让反质子穿过
44:33并补获反电子
44:34以形成反氢
44:35然后反氢会穿过这里
44:37你知道
44:38它会一路前行
44:39他们在那里进行实验
44:45这简直太疯狂了
44:47我感觉我不该在这里
44:48但这太酷了
44:51现在
44:52我在了解这一切后
44:53有一个问题
44:54为什么
44:55我的意思是
44:56为什么要这样做
44:57因为
44:57AlphaG实验
44:58已经可以用更简单的过程
45:00在四小时内
45:01制造一百个反氢原子
45:05那么为什么
45:06盖尔团队要花费数年时间
45:08建造粒子加速器
45:10正电子速转换器
45:11以及一种
45:12将反质子
45:13摄入正电子速的方法
45:15只是为了以更慢
45:16更困难的方式
45:17制造更少的反氢原子
45:22尤其是考虑到
45:23在2023年
45:24AlphaG自己进行了测试
45:26以观察反氢
45:28是向上
45:28还是向下坠落
45:31嗯
45:31要理解原因
45:32我们需要确切了解
45:34AlphaG做了什么
45:36它们的设置
45:37大致是这样的
45:39正电子
45:39由放射源产生
45:41被积累后
45:42向上注入
45:43并被捕获
45:45反质子随后
45:46从Illina进入
45:47被积累在一个陷阱中
45:49然后也被注入到
45:50正电子下方的陷阱里
45:54接下来
45:54两个反氢子云
45:55被温和地合并
45:57这导致部分反质子
45:59捕获正电子
46:00并形成反氢
46:03现在
46:03反氢是中性的
46:05这意味着潘宁陷阱
46:06无法再束缚它
46:08因此
46:09如果不采取其他措施
46:10反氢原子会形成
46:12飘移
46:13并在微秒内
46:14与某处避免湮灭
46:16这一切都将徒劳无功
46:18这正是早期反氢实验中
46:20发生的情况
46:22他们无法束缚住它
46:24幸运的是
46:25有一种方法可以捕获反氢
46:27因为它具有微小的磁具
46:30因此
46:31在设备周围
46:32设计了第二个磁陷阱
46:33用于捕获反氢
46:36不幸的是
46:36这个陷阱相当弱
46:38因此
46:39大多数反氢原子
46:40会逃逸并湮灭
46:41但少数会保留下来
46:43于是
46:44想法很简单
46:45缓慢减弱
46:46束缚他们的磁场
46:48随着陷阱越来越弱
46:49反原子开始逃逸
46:52如果引力像普通物质一样
46:54将反物质向下拉
46:55那么
46:55从底部逃逸的原子
46:57应该比
46:58从顶部逃逸的更多
47:00那么
47:00他们发现什么
47:01反物质
47:02是向上
47:03还是向下坠落
47:04他们发现
47:05反物质是向下坠落的
47:07因此
47:08这排除了任何反引力的
47:09奇异理论
47:11他们测量出
47:12重力加速度
47:12为正常重力的75%
47:15加上-13%
47:16再减去-16%
47:19这可能
47:20与正常重力一致
47:22但当然
47:23误差范围非常大
47:25这也是
47:25GBA2如此重要的原因
47:27因为他们希望
47:28将测量精度
47:29降至1%
47:30最终达到
47:31十万分之一
47:35你看
47:36当你在原子上
47:37进行这样的重力实验时
47:39你希望这些原子
47:40在下落前
47:41尽可能静止
47:43换句话说
47:45你希望他们尽可能冷
47:47现在
47:48AlphaG
47:49可以冷却到
47:50约0.5开尔文
47:51这比绝对零度高半度
47:54但
47:54GBA2希望
47:55将其降至
47:56低于十微开尔文
47:58这是五万倍
48:00他们计划
48:01实现这一目标的方法
48:02实际上
48:03不是制造反氢原子
48:04而是制造一个反氢离子
48:06即一个反质子
48:08和两个正电子
48:13希望是
48:14一旦反氢原子形成
48:16它会与第二个正电子
48:18素原子碰撞
48:19并夺取
48:19另一个正电子
48:21起初
48:22这可能看起来很奇怪
48:23因为现在
48:24我们又回到了带电粒子
48:26正如我们所学
48:28你可以直接下落
48:29带电粒子
48:30并测量重力效应
48:31但带电粒子
48:32实际上
48:33更容易捕获和冷却
48:35我们可以利用这一点
48:37因为现在
48:38它可以在更强的
48:39电磁井中被束缚
48:41一旦进入其中
48:43你可以注入
48:43经过激光冷却的
48:45超冷10毫升皮离子
48:48反氢离子
48:49随后会四处反弹
48:51并与这些皮离子碰撞
48:52缓慢地将动能
48:54传递给它们
48:55从而冷却下来
48:56并且
48:57它们不会湮灭
48:58因为两个粒子都带正电
48:59所以会相互排斥
49:03然后
49:04你使用更先进的技术
49:06继续冷却皮离子
49:07直到达到威开尔纹范围
49:09这正是它们
49:10希望达到约10
49:12威开尔纹温度的最终方法
49:17现在
49:18当反氢离子
49:19尽可能静止时
49:20它们向其发射激光脉冲
49:22打掉其中一个正电子
49:24从而产生一个中性的
49:26反氢原子
49:29结果
49:30电磁井无法再束缚它
49:31因此
49:32它下落约20厘米
49:36在该温度下
49:37经过这段距离
49:39你可以精确计时期下落
49:41以测量重力加速度
49:42精度约为1%
49:45因此
49:46所有这一切
49:47粒子加速器
49:48制造正电子速
49:50然后艰难地冷却它
49:51都只是
49:52为了观察一个反原子下
49:54落20厘米
49:55因为这个过程
49:56是已知的制造反氢离子的
49:58唯一方法
49:59而使用这些离子
50:00是使反物质足够冷
50:02以进行精确实验的
50:03唯一途径
50:08目前
50:08它们尚未成功做到这一点
50:11到目前为止
50:12它们只制造了反氢
50:13但如果
50:14它们能够实现
50:15那将是反物质
50:17在重力下最精确的测量
50:18尽管这可能
50:20仍需数年时间
50:23现在
50:24这项研究如此棘手
50:26且相对缓慢的一个原因是
50:28世界上只有一个反物质工厂
50:31因此
50:32能够研究真实反物质的地方
50:34非常有限
50:36但这种情况
50:37可能很快就会改变
50:38这一切
50:39都归功于工厂里的另一项实验
50:42基础实验
50:43是为了测量反质子的磁举
50:45而建造的
50:47如果
50:47CPT对称性成立
50:49那么
50:50它应该与质子的磁举
50:51完全相等且相反
50:53但它们一直遇到一个问题
50:55加速器在背景中
50:57持续调节磁场
50:58对吧
51:00尽管这些波动非常微弱
51:01大约比地球磁场弱2万倍
51:04但在BASE工作的精度下
51:06它们碰壁了
51:09唯一能基本克服这个问题的概念
51:11是将粒子移出加速器
51:16于是
51:17它们建造了一个潘宁井
51:18配有独立的电源
51:20独立的冷却系统
51:21以及两个用于储存
51:22反质子的容器
51:24现在
51:24它们可以用反旋转子
51:26填充这些空洞
51:27储存它们
51:28并将它们运送到
51:29任何它们想去的地方
51:30它们刚刚创造了
51:32世界上第一个便携式
51:33反物质陷阱
51:36所以
51:37我当然问了它们一个
51:38紧迫的科学问题
51:40你们打算让它看起来
51:41超级未来感吗
51:42因为它必须是
51:43有史以来最酷的运输容器
51:48我办公室里
51:49正好有这样一个陷阱
51:52也许我可以展示给你看
51:54这是其中一种潘宁陷阱
51:56它们位于超导磁体内部
51:59所以
51:59这个沉重的部分
52:01基本上就是超导磁体
52:03但这些是陷阱电极
52:04它确实有效
52:06它们已经破解了
52:08储存宇宙中
52:09最不稳定物质的密码
52:11它们目前储存反质子的记录
52:13是614天
52:16也就是说
52:16它们可以储存反物质
52:18你知道
52:19那种一接触物质
52:20就会湮灭的东西
52:21它们能储存近两年
52:23这太荒谬了
52:25这就是这个反质子储存井
52:27它储存反质子的时间
52:29超过一两年
52:32这太棒了
52:33但关键在于
52:34这意味着什么
52:35因为
52:36如果你能把反物质储存多年
52:38在一个盒子里
52:39并且
52:39你能把这个盒子放在卡车上
52:41那为什么不运输它呢
52:44我们可以开始向全球各地雄心勃勃的实验
52:47分发反质子
52:48任何对如何利用这些例子
52:50有好想法的人
52:51都能得到这些例子
52:57我只是在脑海中
52:58想象这样一幅地图
53:00上面
53:00有一个大型反物质工厂
53:02然后
53:03它将向全世界所有顶尖研究机构
53:05发送反物质
53:08这很棒
53:09对吧
53:09这太棒了
53:11是的
53:12是的
53:13而它们已经开始了
53:142026年3月24日
53:16一台起重机
53:17从反物质工厂
53:19吊起一个800公斤的陷阱
53:21将其装载到一辆卡车上
53:22随后
53:23卡车在欧洲盒子研究中心周围
53:26行驶了10公里的环形路线
53:28陷阱内装有92个反质子
53:33所以
53:33也许天使与魔鬼
53:35并没有那么离谱
53:37在不久的将来
53:38可能会出现真正的反物质盒子
53:40至少在理论上
53:42它们可能被偷走
53:44那么
53:44这是否也意味着
53:45它们关于八分之一刻反物质的说法
53:47是正确的
53:49嗯
53:49我们想弄清楚
53:50所以我们测试了
53:52我是说
53:52我们模拟它
53:54这是我接到过的
53:55最像超级反派的电话
53:57我真的开始进入我的反派剧情了
54:00好的
54:01那么我们来寻找我们可怜的目标
54:03梵蒂刚成
54:34我们有八分之一刻
54:34你知道
54:34一亿摄氏度
54:35你知道
54:36这相当凉爽
54:39你可以看到
54:40它释放了大约10的13次方胶二
54:43或者我猜
54:44大约22万亿胶二
54:45这相当于广岛爆炸的36%
54:55如果我们放大
54:56这是三度烧伤的区域
54:58所以
54:59你的皮肤会融化
55:01兄弟
55:02你玩得太嗨了
55:03我能问个问题吗
55:05比如
55:06我们有八分之一刻的反物质可用吗
55:09问他
55:10你真的能从欧洲盒子研究中心偷八分之一刻吗
55:13这是个好问题
55:15你知道
55:16你在这个工厂
55:17总共制造了多少反物质吗
55:19我们每年大约能制造10的10次方个质子
55:22反质子
55:22对
55:25现在
55:25我们可以做一个估算
55:26这个设施
55:27已经运行了大约25年
55:30所以
55:30我们假设
55:31总共制造了10的11次方个质子
55:34一颗物质
55:35意味着大约10的23次方个粒子
55:39所以
55:40我们这里讨论的是
55:41呃
55:42我不太擅长数学
55:43但这大约是1万亿分之一刻
55:48这意味着
55:48要制造八分之一刻的反物质
55:50这个工厂需要运行的时间
55:52将超过宇宙的年龄
55:55事实上
55:56如果你把一年制造的100亿个反质子
55:58全部一次性粘灭
56:00产生的能量
56:01大约只能将一毫升水加热一摄氏度
56:08我很想看看克罗地亚的规模
56:10以便了解大小和尺度
56:13有多少
56:14你告诉我
56:15好的
56:1510克反物质
56:17当然
56:17我们来试试
56:19天啊
56:22所以
56:22虽然10克反物质
56:24足以摧毁整个城市
56:26再见了故乡
56:28欧洲核子研究中心
56:29制造的反物质数量
56:31绝不会构成危险
56:33这也是我们在这个模拟中
56:34玩得开心的部分原因
56:36因为再可预见的未来
56:37讨论宏观数量的反物质
56:39是不现实的
56:44是的
56:44所以
56:44如果人们想尝试这个
56:45我们会在描述中放一个链接
56:48嗯
56:48祝你们玩得开心
56:52或者
56:52如果你更愿意自己获取一些反物质
56:54而不用麻烦欧洲核子研究中心
56:55那么我来告诉你
56:56如何获取
56:58你只需去本地超市买些香蕉
57:05这是因为
57:06香蕉含有微量放射性同位素甲40
57:10大约每75分钟
57:12其中一个原子
57:13会衰变并释放一个正电子
57:16这意味着
57:18如果你想在反粒子数量上
57:20匹配反物质工厂的产出
57:21你需要大约10亿根香蕉
57:27现在
57:27那可是一大堆香蕉
57:29我不建议吃那么多
57:31但问题是
57:32即使你从不吃香蕉
57:34你体内很可能也存在一些微量放射性物质
57:37其中一些会产生反物质
57:43一篇文章估计
57:44普通人每小时
57:46大约产生180个正电子
57:50所以
57:50你真的没必要害怕反物质
57:52因为你一直就是自己的小型反物质工厂
58:01嘿
58:02最后还有几件事
58:04首先
58:04我要特别感谢
58:05Physics Burrell
58:06他多年前为反物质工厂
58:09制作了一个精彩的视频
58:11自从我看了那个视频
58:13我就一直想去
58:14所以
58:15这给了我巨大的启发
58:16我强烈推荐大家
58:17在这里观看那个视频
58:19另外
58:20我想向欧洲和子研究中心的所有人
58:22致以简短的感谢
58:23感谢那些帮助我们制作动画的人
58:25那些接待我们
58:26并花时间讲解他们实际工作的人
58:29以及所有其他人
58:30非常感谢你们
58:32第三个
58:32也是最后一个感谢
58:33当然一如既往地
58:35是给你们
58:36非常感谢你们的观看
58:38我很期待在下一次活动中见到你们
58:40凡卡斯破
58:49卡斯破烟灭
58:52好了
58:52那就是
58:53那就是
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