歐洲核子研究中心完成首次反物質原子光譜測量

歐洲核子研究中心反氫激光物理裝置
歐洲核子研究中心完成首次反物質原子的光譜測量,向高精度測試物質與反物質行為是否不同邁進了重要一步。

當今宇宙為何看起來幾乎全由普通物質構成,這是物理學界的一個重大謎題。因為根據粒子物理學經典模型的預測,在大爆炸發生之後應存在等量的物質和反物質。光照射可以激發原子,當原子恢復至基態時會發光,光的頻率分佈形成,可以藉用其光譜精確地測量出原子屬性,這也是光譜學的基本原理。但是,反物質難以產生和捕捉,因為反物質一旦與物質就會湮滅,這是科學家測量其屬性帶來挑戰。

歐核中心反質子減速器的最新進展,讓研究人員得以捕捉和測量反質子與反氫原子。現在,來自歐核中心反氫激光物理裝置(ALPHA)項目的丹麥科學家杰弗裡·漢斯特(Jeffrey Hangst)團隊,在圓柱形真空腔內成功的磁捕獲反氫原子。這一真空腔長僅280毫米,直徑為44毫米,研究人員通過真空腔上的窗口向裡面照射激光,測量了反原子1S- 2S的躍遷(從基態向激發態躍遷)情況。

研究團隊報告稱,反氫的躍遷頻率與氫的躍遷頻率一致。氫的光譜已經得到高精度表徵,因此反氫光譜學的改進應可以促進對物質 - 反物質對稱性的高敏度測試。

ALPHA裝置是歐核中心捕獲反原子的利器,該項目組此前曾用特殊磁場將反氫原子達一千秒,還曾首次對反物質與引力的相互作用進行直接分析。

【圖:歐洲核子研究中;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

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