对反物质光谱测量精度达万亿分之二 2018-04-14

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对反物质光谱测量精度达万亿分之二

2018-04-14 08:02 来源： 科技日报

英国《自然》杂志近日发表一项粒子物理学研究成果：欧洲核子研究中心（CERN）科学家完成了到目前为止对反物质的最精准光谱测量。此次测量结果不仅证明了反原子光谱学的能力，也将反物质的高精度检测向前推进了一大步。

当代物理学家们面临的一个巨大挑战，就是解释为何是物质而不是反物质在宇宙大爆炸中“幸存”了下来。因为根据经典模型的预测，在大爆炸发生后，原本存在等量的物质和反物质，但现在，宇宙几乎全部是由物质构成的。鉴于此，获取反物质并了解其特性，被认为具有极其重要的意义。

在光谱学领域，科学家会通过激光激发原子，检查其如何吸收或散发光来确定原子跃迁的特性。虽然同样的技术也可用于研究反原子，但是反物质非常难以生成和捕捉，一旦与物质接触就会湮灭，因此也难以测量它的特性。

2017年年底，欧核中心的ALPHA合作组在《自然》杂志上发文，报告了对激光驱动的反氢1S—2S跃迁（从基态到激发态）的实验性观测，这是人类首次对反物质原子进行光谱测量。而今，合作组与丹麦奥胡斯大学物理学家杰弗里·汉格斯特及其同事，详细表述了该跃迁的其中一个超精细组分的特征。

研究团队此次分析测量了约15000个反氢原子，这些原子被磁囚禁在一个长280毫米、直径44毫米的圆柱体内。研究人员进行了为期10周的测量，最终发现：反氢跃迁的共振频率与氢1S—2S跃迁的预期频率一致，其测量精度达万亿分之二。

这是有史以来对反物质进行的最精准的一次光谱检测，标志着人类向超敏测量反物质行为并了解其“最终奥秘”迈近了重要一步。

作者： 张梦然   [责任编辑: 李浩]