對反物質光譜測量精度達萬億分之二

2020-11-25 新華網客戶端

對反物質光譜測量精度達萬億分之二

2018-04-14 08:02 來源： 科技日報

英國《自然》雜誌近日發表一項粒子物理學研究成果：歐洲核子研究中心（CERN）科學家完成了到目前為止對反物質的最精準光譜測量。此次測量結果不僅證明了反原子光譜學的能力，也將反物質的高精度檢測向前推進了一大步。

當代物理學家們面臨的一個巨大挑戰，就是解釋為何是物質而不是反物質在宇宙大爆炸中「倖存」了下來。因為根據經典模型的預測，在大爆炸發生後，原本存在等量的物質和反物質，但現在，宇宙幾乎全部是由物質構成的。鑑於此，獲取反物質並了解其特性，被認為具有極其重要的意義。

在光譜學領域，科學家會通過雷射激發原子，檢查其如何吸收或散發光來確定原子躍遷的特性。雖然同樣的技術也可用於研究反原子，但是反物質非常難以生成和捕捉，一旦與物質接觸就會湮滅，因此也難以測量它的特性。

2017年年底，歐核中心的ALPHA合作組在《自然》雜誌上發文，報告了對雷射驅動的反氫1S—2S躍遷（從基態到激發態）的實驗性觀測，這是人類首次對反物質原子進行光譜測量。而今，合作組與丹麥奧胡斯大學物理學家傑弗裡·漢格斯特及其同事，詳細表述了該躍遷的其中一個超精細組分的特徵。

研究團隊此次分析測量了約15000個反氫原子，這些原子被磁囚禁在一個長280毫米、直徑44毫米的圓柱體內。研究人員進行了為期10周的測量，最終發現：反氫躍遷的共振頻率與氫1S—2S躍遷的預期頻率一致，其測量精度達萬億分之二。

這是有史以來對反物質進行的最精準的一次光譜檢測，標誌著人類向超敏測量反物質行為並了解其「最終奧秘」邁近了重要一步。

作者： 張夢然 [責任編輯: 李浩]

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