研究人員打算在實驗室之間運送難以捉摸的反物質，並用它來研究稀有放射性核的奇異行爲。

反物質是極其不穩定的，但物理學家已經學會很好地控制它，以至於它現在已開始第一次被當作工具使用。在今年1月開始的一個項目中，研究人員將用卡車運輸反物質，然後用它來研究稀有放射性核的奇異行爲。這項工作旨在更深入地理解原子核內部的基本過程，並幫助天體物理學家瞭解包含了宇宙中最緻密物質形態的中子星的內部。

反質子提供了一種獨特的方式來研究在CERN的ISOLDE離子束設施中產生的放射性元素。

來源：Julien Marius Ordan / CERN

“一直以來，人們研究反物質都是爲了解反物質本身，但現在對它已經有了非常充分的掌握，可以開始用它作爲物質探測器。”負責該項目的德國達姆施塔特工業大學物理學家Alexandre Obertelli說。該項目被稱爲PUMA（antiProton Unstable Matter Annihilation），將在位於瑞士日內瓦附近的歐洲粒子物理實驗室CERN展開。

CERN的反物質工廠通過將質子束撞擊到金屬靶上製造反質子——質子的稀有鏡像，然後使新出現的反粒子急劇減速，以便它們可用於實驗。Obertelli和他的同事們計劃利用磁場和電場在真空中捕獲一堆反質子（參見'待出發的反物質'）。然後，他們會將該捕獲裝置裝入一輛貨車，驅車數百米將其載至鄰近的名爲ISOLDE的實驗場地，ISOLDE實驗能產生稀有的放射性原子核，但這些原子核衰變得太快而無法運送到任何地方。印第安納大學布盧明頓分校的理論核物理學家Charles Horowitz說：“駕駛卡車運送反物質簡直就是科幻小說裏的情節。這真是一個奇妙的主意。”

來源：PUMA

獨特的探測器

由於反質子無論碰觸質子還是中子，都很容易湮滅，因此提供了一種獨特的方式來研究放射性核的異常構造。儘管平常的原子中心容納的質子和中子大致等同，但放射性同位素卻充滿了額外的中子。這種不平衡會引起奇異的特徵，包括中子比質子更豐富的表面'皮膚'，或者像鋰11裏一樣中子繞延展光環獨自運行（參見'探測光環'）。通過觀察反質子與質子相對於反質子與中子湮滅的頻率，團隊將能夠了解這些粒子在覈的最邊緣的相對密度。而且由於湮滅發生得如此之快，測試將足夠快到探測短壽命核。Horowitz說：“我們以前無法在這些新型較奇特的原子核上做測試，但這些核可能擁有非常有趣的結構。”

來源：PUMA

放射性原子核可以作爲研究中子星的縮影，中子星是把比太陽所含質量更大的物體壓縮成一個城市的大小的物體，這也是瞭解宇宙重元素形成的關鍵。這些超級緻密星體的核心仍然是一個謎，但是它們的結構是由相同但鮮爲人知的相互作用所主導，這種相互作用也在富含中子的原子核中造成了奇特的現象。“理解中子皮膚和光環具有重要意義的原因之一是，它有助於充分利用天體物理觀測資料。”韓國大田基礎科學研究所的核物理學家Panagiota Papakonstantinou說。

Obertelli和他的合作者希望創造一個可以存儲10億個反質子的記錄——是任何現有實驗所能存儲的100多倍。另一個困難是一次將它們保存數週，目前能達到的只有一次幾十個反粒子。這意味着要將它們存儲在絕對零度以上4度，並且要在堪比星際空間的真空度的真空中。“這是一個具有挑戰性的項目，”CERN的反物質物理學家Chloé Malbrunot說，“但我切實認爲這是可行的。”

開發和測試便攜式捕獲裝置的技術將需要四年左右的時間，第一次測量計劃將在2022年進行。如果該方法有效，物理學家就可以將反物質運輸到更遠的地方，允許未參與CERN反質子源六項實驗的其他科學家來研究和使用這種難以捉摸的物質。

“只要他們能夠證明可以將10億個質子保存好幾個星期，那麼就會有更多的實驗到來，具有新想法的人也會紛至沓來，”Malbrunot說，“我認爲這將真正打開這個領域的大門。”