欧洲核子研究中心科学家首次展示激光冷却反氢原子的过程

斯旺西大学的物理学家作为欧洲核子研究中心ALPHA合作的主要成员，首次展示了激光冷却反氢原子的过程。这一突破性成果产生了比以往更冷的反物质，并实现了一类全新的实验，帮助科学家在未来了解更多关于反物质的知识。 us)*2`?6t  
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在2021年3月31日发表在《自然》杂志上的一篇论文中谈到，当原子从紫外线激光束中散射出光时，被困在磁瓶内的反氢原子的温度就会降低，从而减缓原子的速度，并减少它们在瓶子中占据的空间，这两个方面都是未来更详细研究反物质特性的重要方面。 `T!#@&+  
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除了表明反氢原子的能量降低外，物理学家还发现冷原子能吸收或发射光的波长范围缩小了，所以光谱线（或色带）因运动减少而变窄。后一种效应特别值得关注，因为它将使光谱的测定更加精确，进而揭示反氢原子的内部结构。 ;Fl<v@9  
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反物质是粒子物理学最成功的量子力学模型中的重要组成部分。近一个世纪前，随着带正电荷的正电子的发现，反物质对应的带负电荷的电子，它在实验室中变得可用。当物质和反物质结合在一起时，就会发生湮灭，这是一种惊人的效应，其中原始粒子消失了。湮灭可以在实验室中观察到，甚至被用于医疗诊断技术，如正电子发射断层扫描（PET）。然而，反物质带来了一个难题，那就是在大爆炸中曾形成了等量的反物质和物质，但这种对称性在今天并没有得到保留，因为反物质似乎在可见的宇宙中几乎不存在。 j033%p+Xc  
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负责实验运行的斯旺西大学的Niels Madsen教授说。"由于周围没有反氢，我们必须在欧洲核子研究中心的实验室里制造它。现在我们还可以用激光冷却反氢，并进行非常精确的光谱测量，所有这些都在一天之内完成，这是一个了不起的壮举。仅仅在两年前，光是光谱测量就需要十周的时间。我们的目标是研究我们的反氢的特性是否如对称性所预期的那样与普通氢的特性相匹配。无论多么微小的差异，都可以帮助解释围绕反物质的一些深层问题。" ]j.k?P$U}  
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负责参与研究的光谱激光器的埃里克森教授说。"这一壮观的结果将反氢研究提升到了一个新的水平，因为激光冷却带来的精度提高使我们与正常物质的实验展开了竞争。这是一个很高的要求，因为我们与之比较的氢的光谱已经被测量到了十五位数的惊人精度。我们已经在升级我们的实验以迎接挑战！" _Sj}~H  
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相关链接：1. https://phys.org/news/2021-03-canadian-built-laser-chills-antimatter-absolute.html :iY$82wQ  
2. https://phys.org/news/2021-03-canadian-built-laser-chills-antimatter-absolute.html