科學(xué)壯舉：人類首次完成反物質(zhì)原子光譜測(cè)量

　英國《自然》雜志19日在線發(fā)表了一項(xiàng)粒子物理學(xué)重大進(jìn)展：歐洲核子研究中心(CERN)報(bào)告了對(duì)反物質(zhì)原子的首次光譜測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了反物質(zhì)物理學(xué)研究長(zhǎng)期以來的一個(gè)目標(biāo)。該成果標(biāo)志著人類向高精度測(cè)試物質(zhì)與反物質(zhì)行為是否不同邁進(jìn)了重要一步。

　當(dāng)今宇宙為何看起來幾乎全由普通物質(zhì)構(gòu)成，這是物理學(xué)界的一個(gè)重大謎題。因?yàn)楦鶕?jù)粒子物理學(xué)經(jīng)典模型的預(yù)測(cè)，在大爆炸發(fā)生之后應(yīng)存在等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。光照射可以激發(fā)原子，當(dāng)原子恢復(fù)至基態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)光，光的頻率分布形成，可以借用其光譜精確地測(cè)量出原子屬性，這也是光譜學(xué)的基本原理。但是，反物質(zhì)難以產(chǎn)生和捕捉，因?yàn)榉次镔|(zhì)一旦與物質(zhì)接觸就會(huì)湮滅，這為科學(xué)家測(cè)量其屬性帶來挑戰(zhàn)。

　歐核中心反質(zhì)子減速器的最新進(jìn)展，讓研究人員得以捕捉和測(cè)量反質(zhì)子與反氫原子?，F(xiàn)在，來自歐核中心反氫激光物理裝置(ALPHA)項(xiàng)目的丹麥科學(xué)家杰弗里·漢斯特及其同事，在圓柱形真空腔內(nèi)成功磁捕獲反氫原子。這一真空腔長(zhǎng)僅280毫米，直徑為44毫米，研究人員通過真空腔上的窗口向里面照射激光，測(cè)量了反原子1S—2S的躍遷(從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷)情況。

　研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，反氫的躍遷頻率與氫的躍遷頻率一致。氫的光譜已經(jīng)得到高精度表征，因此反氫光譜學(xué)的改進(jìn)應(yīng)可以促成對(duì)物質(zhì)—反物質(zhì)對(duì)稱性的高敏度測(cè)試。

　ALPHA裝置是歐核中心捕獲反原子的“利器”，該項(xiàng)目組此前曾用特殊磁場(chǎng)將反氫原子“抓住”達(dá)1000秒，還曾首次對(duì)反物質(zhì)與引力的相互作用進(jìn)行直接分析。