反氢激光揭示反物质的新奥秘

8月29日消息，瑞士欧洲核子研究组织（CERN）实验室的一项创新激光实验让物理学家更进一步了解到神秘的反物质。

反物质粒子具有与正常物质粒子相反的电荷。 当物质和反物质的粒子相遇时，它们会相互湮灭。 然而，有趣的是，反物质的行为却是类似于普通物质的。

在一项新研究中，欧洲核子研究组织的研究人员研究了反氢原子，以更深入地了解物质和反物质之间的差异。

由反质子和正电子（电子的反物质对应物）组成的反氢原子是氢原子的反物质形式。根据欧洲核子研究中心的一份声明，研究人员使用欧洲核子研究中心的ALPHA（反氢激光物理仪器）仪器的反质子减速器，将反质子与正电子结合形成反氢原子。

然后，研究人员在真空中捕获了数百个反氢原子，并使用激光脉冲激发原子，促使它们跳入更高的能量状态。测量这种变化，称为Lyman-alpha转换（Lyman-alpha transition），这是一种常用于天文学研究暗能量的方法。暗能量是看不见但在宇宙中存量极大的的力量，占宇宙总能量的68％左右。

当反氢原子回落到较低能态时，它们会释放出光子。根据8月22日发表在《自然》杂志上的研究，研究人员测量了这些光子，发现这些光子显示反氢排放与正常氢原子的相同。

该实验的首席研究员，英属哥伦比亚大学的物理学家Takamasa Momose说道：“Lyman-alpha转换是常规氢原子中最基本，最重要的转换，而在反氢中捕获相同的转换现象则开辟了反物质科学的新时代！”

虽然这项研究没有揭示物质和反物质的性质差异，但这项工作仍然有用：研究人员计划用这种方法来冷却反氢。这将极大地提高反物质实验的测量精度。另外，研究人员也计划使用这种方法来测试反物质和重力之间如何相互作用。

CERN ALPHA反氢研究合作的发言人Makoto Fujiwara在声明中说：“这让我们向解答物理学中的一些重要问题又迈进了一步。在过去的几十年里，科学家们已经能够利用光学技术和激光冷却技术彻底改变原子物理学。有了CERN的这一发现，我们可以开始应用相同的工具来探测反物质的奥秘了！”

（马克克）