作者:Makoto Fujiwara 来源:《自然》 发布时间:2021/4/1 20:27:45
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研究首次将反物质降温至接近绝对零度

 

 反物质被激光操纵艺术图    图片来源:Chukman So/TRIUMF

近日,研究人员宣布,首次演示了反氢原子的激光冷却,将样品冷却到了接近绝对零度。3月31日,相关论文刊登于《自然》。该成就产生了比以往任何时候都更冷的反物质,并使一种全新的实验成为可能,有助于科学家在未来更多地了解反物质。

反物质粒子与普通物质粒子的质量相同,但电荷相反。而且,反物质和寻常物质接触时会湮灭,因此难以用常规方式创造并控制。反氢原子是由一个反质子和一个正电子组成的,正电子相当于电子的反物质。

加拿大国家粒子加速器中心的Makoto Fujiwara团队与合作者,在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究组织(CERN)粒子物理实验室进行了一项名为ALPHA-2的反氢捕获实验。他们在一个磁阱中创造了由约1000个反氢原子组成的云。

该团队开发了一种激光,它能以适当的波长发射被称为光子的光粒子,从而降低正在直接向激光移动的反原子的速度,并且是一点一点地放慢它们的“步伐”。Fujiwara说:“这有点像我们向原子发射一个小球,这个小球非常小,所以在这次碰撞中减速非常小,但我们重复了很多次,最终大原子会减速。”

研究人员设法将反原子的速度降低到1/10以下。激光冷却经常被用来测量常规原子的能量跃迁——电子运动到不同能级,而对于冷却的反氢原子,该团队的测量精度几乎是未冷却的反原子的3倍。

参与了该实验的英国斯旺西大学教授Niels Madsen说:“这是一项了不起的成就,我们现在可以用激光冷却反氢,并进行非常精确的光谱测量,这一切都能在不到一天内完成。2年前,仅光谱分析就需要10周。我们的目标是研究反氢的性质是否与普通氢的对称性相匹配。无论差异有多小,都可以帮助解释反物质的一些深层次问题。”(来源:中国科学报 唐一尘)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03289-6

 

 
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