在近日發(fā)表于《自然》雜志的一篇論文中，位于日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心的ALPHA研究小組報(bào)道其首次測(cè)量的一個(gè)反物質(zhì)原子的光譜。這一技術(shù)成就，為高精度的反物質(zhì)的研究開辟了一個(gè)嶄新的時(shí)代。它的結(jié)果是歐洲核子研究中心反物質(zhì)委員會(huì)這超過(guò)20年的工作的結(jié)果。 3ZN>9`  
d$Em\*C  
=c]a {|W?  
　　“用激光來(lái)觀察一個(gè)轉(zhuǎn)換中的反氫和氫原子是否服從相同的物理定律，一直是反物質(zhì)研究的一個(gè)重要目標(biāo)，”Jeffrey Hangst說(shuō)，他是ALPHA合作小組的代言人。 ?pKN'`  
<ge}9pU)o^  
　　原子由圍繞原子核的電子組成.。當(dāng)電子從一個(gè)軌道移動(dòng)到另一個(gè)軌道時(shí)，它們會(huì)吸收或發(fā)射特定波長(zhǎng)的光，形成原子的光譜.。每個(gè)元素都有一個(gè)獨(dú)特的光譜。因此，光譜學(xué)在物理學(xué)、天文學(xué)和化學(xué)的許多領(lǐng)域都是一種常用的工具.。它有助于表征原子和分子及其內(nèi)部狀態(tài)。例如，在天體物理學(xué)中，分析遙遠(yuǎn)恒星的光譜可以讓科學(xué)家確定它們的組成成分.。 9l l|JeNi  
u_Zm1*'?B  
　　氫的組成是單質(zhì)子和單電子的，在宇宙中是最豐富、最簡(jiǎn)單、最了解的原子。它的光譜已被測(cè)量到非常高的精度。而在另一方面，我們對(duì)反氫原子的了解知之甚少。因?yàn)橛钪嫠坪跬耆�是由物質(zhì)的成分，反氫原子即反質(zhì)子和正電子，在能夠?qū)崿F(xiàn)反氫原子光譜的測(cè)量之前不得不產(chǎn)生和組裝成原子。這是一個(gè)很艱難的過(guò)程，但自從可以在氫和反氫原子光譜之間的任何可差異進(jìn)行測(cè)量以來(lái)，這種努力就是值得的，這將打破物理學(xué)的基本原理，且可能有助于了解物質(zhì)與反物質(zhì)失衡的宇宙之謎。 xppkLoPK  
MCd F!{  
　　今天ALPHA研究小組的這一結(jié)果是對(duì)反氫原子光譜譜線的第一觀察，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和反物質(zhì)光譜的首次對(duì)比。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，結(jié)果表明，氫原子的等效光譜線并沒(méi)有差異。這是粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型的一致性，這一理論最能描述粒子對(duì)以及它們之間的力的情況，這預(yù)測(cè)了，氫和反氫應(yīng)該有相同的光譜特性。 xN"wF-s4?  
`oPLl0  
　　ALPHA合作小組預(yù)計(jì)將在未來(lái)有望提高其測(cè)量精度。高精度測(cè)量反氫原子光譜將為測(cè)試物質(zhì)是否表現(xiàn)出不同于反物質(zhì)的特性提供了一個(gè)非凡的新工具，從而可以用以進(jìn)一步檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型的魯棒性。 -pX|U~a[  
m+7`\|`jQ  
　　ALPHA是利用歐洲核子研究中心的反質(zhì)子減速器設(shè)備進(jìn)行的一個(gè)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)，該設(shè)備能夠產(chǎn)生反氫原子，并會(huì)放置在一個(gè)專門設(shè)計(jì)的磁阱中，并可實(shí)現(xiàn)原子一定時(shí)間內(nèi)的操縱。俘獲的反氫原子可以允許研究人員利用激光或其他輻射源進(jìn)行研究 ;_p fwa4  
T0?uC/7H  
　　“移動(dòng)和捕獲反質(zhì)子或正電子是容易的，因?yàn)樗麄兪菐щ娏Ｗ�，”Hangst說(shuō)�！暗�當(dāng)換成是中性的反氫原子時(shí)，這中捕獲陷阱就要困難得多，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)非常特殊的磁阱，所依靠的就是反氫原子的一點(diǎn)點(diǎn)磁性�！� oek #^:pF  
kYtHX~@  
　　反氫原子是由來(lái)自帶正電子的反質(zhì)子減速器的約90000個(gè)反質(zhì)子等離子體的混合體制造出來(lái)，每次實(shí)驗(yàn)嘗試都會(huì)制造約25000個(gè)反氫原子。當(dāng)制作出的某個(gè)反氫原子移動(dòng)很慢的時(shí)候它就會(huì)被捕獲。 \bRy(Z)  
3FY_A(+  
　　使用一種新的技術(shù)，其中來(lái)自兩個(gè)連續(xù)的混合周期會(huì)產(chǎn)生棧反原子，相比于早期的每個(gè)陷阱1.2個(gè)反原子的方法，這種新方法制作的陷阱平均捕獲14反原子。通過(guò)利用具有精確調(diào)諧頻率的激光束照射原子，科學(xué)家可以觀察反氫原子的內(nèi)部狀態(tài)與光束的相互作用。測(cè)量是通過(guò)觀察所謂1S-2S過(guò)渡完成。氫原子的基態(tài)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，這導(dǎo)致一個(gè)很狹窄的自然線寬，所以特別適合于精密測(cè)量。 G{O\)gf  
khS/'b  
　　目前的結(jié)果，隨著達(dá)到了由慢反質(zhì)子實(shí)現(xiàn)的原子光譜和碰撞實(shí)驗(yàn)建立的電子和反質(zhì)子質(zhì)量比以及BASE合作組織確定的荷質(zhì)比的極限，這表明在歐洲核子研究中心的反物質(zhì)的基本對(duì)稱性測(cè)試的迅速成熟。（來(lái)源：labbang）