英國(guó)《自然》雜志近日發(fā)表一項(xiàng)粒子物理學(xué)研究成果：歐洲核子研究中心（CERN）科學(xué)家完成了到目前為止對(duì)反物質(zhì)的最精準(zhǔn)光譜測(cè)量。此次測(cè)量結(jié)果不僅證明了反原子光譜學(xué)的能力，也將反物質(zhì)的高精度檢測(cè)向前推進(jìn)了一大步。
當(dāng)代物理學(xué)家們面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，就是解釋為何是物質(zhì)而不是反物質(zhì)在宇宙大爆炸中“幸存”了下來(lái)。因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)典模型的預(yù)測(cè)，在大爆炸發(fā)生后，原本存在等量的物質(zhì)和反物質(zhì)，但現(xiàn)在，宇宙幾乎全部是由物質(zhì)構(gòu)成的。鑒于此，獲取反物質(zhì)并了解其特性，被認(rèn)為具有極其重要的意義。
在光譜學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家會(huì)通過(guò)激光激發(fā)原子，檢查其如何吸收或散發(fā)光來(lái)確定原子躍遷的特性。雖然同樣的技術(shù)也可用于研究反原子，但是反物質(zhì)非常難以生成和捕捉，一旦與物質(zhì)接觸就會(huì)湮滅，因此也難以測(cè)量它的特性。
2017年年底，歐核中心的ALPHA合作組在《自然》雜志上發(fā)文，報(bào)告了對(duì)激光驅(qū)動(dòng)的反氫1S—2S躍遷（從基態(tài)到激發(fā)態(tài)）的實(shí)驗(yàn)性觀測(cè)，這是人類(lèi)首次對(duì)反物質(zhì)原子進(jìn)行光譜測(cè)量。而今，合作組與丹麥奧胡斯大學(xué)物理學(xué)家杰弗里·漢格斯特及其同事，詳細(xì)表述了該躍遷的其中一個(gè)超精細(xì)組分的特征。
研究團(tuán)隊(duì)此次分析測(cè)量了約15000個(gè)反氫原子，這些原子被磁囚禁在一個(gè)長(zhǎng)280毫米、直徑44毫米的圓柱體內(nèi)。研究人員進(jìn)行了為期10周的測(cè)量，最終發(fā)現(xiàn)：反氫躍遷的共振頻率與氫1S—2S躍遷的預(yù)期頻率一致，其測(cè)量精度達(dá)萬(wàn)億分之二。
這是有史以來(lái)對(duì)反物質(zhì)進(jìn)行的最精準(zhǔn)的一次光譜檢測(cè)，標(biāo)志著人類(lèi)向超敏測(cè)量反物質(zhì)行為并了解其“最終奧秘”邁近了重要一步。
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