CERNALPHA合作用激光冷却反氢原子

欧洲核子研究中心 ALPHA 合作项目的研究人员首次成功使用激光冷却反氢原子。反氢是原子反物质的最简单形式，被称为激光冷却的技术于 40 年前首次在正常物质上得到证明。激光冷却常用于许多研究领域。

激光冷却对反氢的首次应用为更精确测量反氢的内部结构及其在重力影响下的行为打开了大门。将测量结果与普通氢原子的测量结果进行比较可能会揭示物质和反物质原子之间的差异。如果存在这些差异，则可以帮助研究人员确定为什么宇宙仅由物质组成，这种不平衡被称为物质-反物质不对称。

该项目的研究人员表示，激光冷却反氢原子的能力改变了光谱和引力测量的游戏规则。这种新能力可能会为反物质研究带来新的视角，包括反物质分子的创造和反原子干涉测量法的发展。ALPHA 发言人杰弗里·汉斯特 (Jeffrey Hangst) 表示，大约十年前，反物质的激光冷却是科幻小说。

该团队创造了他们的反氢原子，但从欧洲核子研究中心反质子减速器中获取反质子，并将其与源自钠 22 源的正电子结合。产生的反氢原子被限制在磁阱内，防止它们与物质接触。研究人员表示，地球引力场内反氢行为的测量受到动能或反原子温度的限制。

激光冷却有助于控制反原子的温度。反原子吸收激光光子，使它们达到更高的能量状态。然后它们会发射光子并自发地衰变回它们的初始状态。相互作用取决于原子的速度，并且由于光子传递动量，重复吸收-发射循环会导致原子冷却到低温。