反氫內基準能量躍遷首次實現

2020-11-22 新華網客戶端

　　據美國每日科學網站報導，加拿大和歐洲核子研究中心（CERN）的物理學家在22日出版的《自然》雜誌上撰文稱，他們首次實現並觀察了反氫內基準的原子能量躍遷——萊曼-α（Lyman-alpha）躍遷，向冷卻和操縱反物質的基本形式邁近了一步。

　　研究負責人、不列顛哥倫比亞大學（UBC）的化學家兼物理學家結奈孝允（音譯）說：「萊曼-α躍遷是常見的氫原子內最基本、最重要的躍遷，在反氫中捕獲到相同的現象，開闢了反物質科學的新時代。」

　　100多年前，科學家首次在氫氣中觀察到萊曼-α躍遷——當一個氫原子的電子從低軌道轉移到高軌道時，發出了一系列紫外線輻射。在最新研究中，結奈孝允團隊與歐核中心反氫雷射物理裝置（ALPHA）項目加拿大小組攜手，採用磁方法在真空內捕獲了數百個反氫原子，利用持續時間達到納秒的雷射脈衝，使其實現了相同的躍遷。

　　結奈孝允團隊正在開發用於操控反氫的雷射系統，他們表示：「這種方法是一種冷卻反氫的途徑，將大大提高測量精度，使我們能測試反物質和重力如何相互作用——這仍然是一個未解之謎。」

　　反物質會與物質相互作用而湮滅，因此很難捕獲且很難「打交道」，但對它的研究有助於揭示宇宙中一個重大奧秘：為什麼在大爆炸時數量應與物質等同的反物質幾乎全都消失了？

　　歐核中心ALPHA項目團隊發言人富藤華（音譯）說：「觀察反氫內的萊曼-α躍遷，讓我們更接近回答物理學中的一些重要問題。在過去的幾十年裡，科學家們已經使用光學操作和雷射冷卻徹底改變了原子物理學的面貌，藉助新結果，我們可以開始應用相同的工具來探測反物質的奧秘。」

　　除了要捕獲數量足夠多的反氫原子外，對雷射系統組件進行微調也需數年時間。該團隊接下來將利用雷射創新技術幫助生成冷原子和密集的反原子樣品，用於精密光譜和重力測量。（記者劉霞）

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