本文參加百家號＃科學了不起＃系列徵文賽。
如何創造能量巨大的反物質，科學家帶你走進反物質的世界。
物理學家：儘管反物質在1932年首次被實驗證實，但直到2016年12月，才有人見到任何反元素原子的光譜。
氫原子光譜：為了看到它，你需要一些氫原子，加熱，並看著它們發光，這很容易。反氫原子（事實證明）有著完全相同的光譜，只是更難找到。
反物質的問題在於你不能讓它觸碰任何東西，如果你這樣做了：砰。不過，考慮到我們一次只能製造幾個原子，這更像是「爆炸」。考慮到反物質是如何製造的，防止反物質接觸到東西是特別棘手的。反物質在自然界中是不存在的，因為它和其它物質一樣，最終會撞到某樣東西上，但與其它物質不同的是，它只能做一次。這意味著找不到它：你不能提取或採取反物質，你必須創造它。
我們是通過把粒子撞擊到一起來做到這一點。只要在一個地方有足夠的額外的能量，新粒子就會在粒子/反粒子對中自然發生。通常，當周圍有足夠的能量產生新物質和反物質時，就會有足夠的能量使這些粒子航行。
左圖：這就是鉛離子以光速非常有效地相互射殺。一對鉛離子相互撞擊後探測器所看到的新粒子軌跡。
反物質產生後，你必須將它從（幾乎）光速減慢到行走速度，然後僅利用電磁場讓它在高度真空環境中漂浮。但是電場只作用於帶電粒子，中性物質（具有相同數量的正負電荷）不被吸引或排斥。同時，原子光譜是由原子中的電子或正電子（反電子）在能級之間跳躍或下降產生的。但一旦你把反質子和正電子一起做出了反氫原子，你會的得到一個電中性原子，它會迅速掉落在容器的底部，在一隻螞蟻輕敲腳的力量下，它會被消滅。（單個反物質不會讓人失眠。）
幸運的是，包括氫原子和反氫原子在內的很多原子都有「磁矩」。雖然它們都是電中性的，對電場沒有反應，但它們確實像小條形磁鐵。我們可以用它來保持懸浮。即便如此，這也不是一件簡單容易的事，只是為了好玩，試著用其它的磁鐵把一塊磁鐵懸浮在半空中（你很快就發現，一次又一次二的失敗，直到你放棄為止，其樂趣不如學習經驗來得多。）
核物理學家不被缺乏樂趣所嚇到，他們聰明地設計了一種保持冷（慢）原子懸浮的方法。「異性相吸，同性相斥」的簡單規則並不適用，因為每個原子都有一個南極和一個北極。相反，我們被迫依賴一個更微妙的（微弱的）效應：氫是「抗磁的」，這意味著它被強磁場排斥。
水、以及青蛙，都是反磁性的，這使得它們能夠漂浮在絕對超強磁場的最小值上（約16特斯拉）。諷刺的是，這比讓單個原子懸浮更容易，因為大量聚集在一起的原子（比如這裡的克米特）彈跳速度慢得多。
即便如此，在磁阱中結合併懸浮剛從加速器中獲得的反質子和正電子，就像在一個淺碗中用消防軟管中接水一樣。在歐洲核子研究中心，利用反質子和正電子製造反氫原子的效率為28 %，捕獲這些原子的效率大約是0.056%，在一次嘗試中產生的9萬個反質子中，平均只有14個含有反氫原子。
一旦你克服了所有這些小麻煩，剩下的就是精確探測由雷射激發的十二個原子發出的光。這也很困難，但僅僅是因為一個如此小的樣本是很棘手的。順便說一下，最終的結果是，反氫原子光譜與普通的、洗碗水的氫原子（洗碗水的主要成分）是無法區分的。這就留下了一個問題：為什麼宇宙中沒有更多的反質子？當我們製造反物質時，我們也製造了等量的普通物質，我們所意識到的每一個創造/湮滅的過程都是如此。人們期望物質和反物質有一些根本不同的東西，這比「相同，但又有相反「更深刻。這個期待已久的實驗表明正電子和反質子之間的相互作用與電子和質子之間的相互作用完全相同（但恰恰相反，你知道嗎？）總有更多的細節和探索，所以：對下一件事。為科學。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. Lynn-askamathematician
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處