反物質原子光譜測量首次完成

英國《自然》雜志19日在線發表了一項粒子物理學重大進展：歐洲核子研究中心（CERN）報告了對反物質原子的首次光譜測量，實現了反物質物理學研究長期以來的一個目標。該成果標志著人類向高精度測試物質與反物質行為是否不同邁進了重要一步。

當今宇宙為何看起來幾乎全由普通物質構成，這是物理學界的一個重大謎題。因為根據粒子物理學經典模型的預測，在大爆炸發生之后應存在等量的物質和反物質。光照射可以激發原子，當原子恢復至基態時會發光，光的頻率分布形成，可以借用其光譜精確地測量出原子屬性，這也是光譜學的基本原理。但是，反物質難以產生和捕捉，因為反物質一旦與物質接觸就會湮滅，這為科學家測量其屬性帶來挑戰。

歐核中心反質子減速器的最新進展，讓研究人員得以捕捉和測量反質子與反氫原子。現在，來自歐核中心反氫激光物理裝置（ALPHA）項目的丹麥科學家杰弗裡·漢斯特及其同事，在圓柱形真空腔內成功磁捕獲反氫原子。這一真空腔長僅280毫米，直徑為44毫米，研究人員通過真空腔上的窗口向裡面照射激光，測量了反原子1S—2S的躍遷（從基態向激發態躍遷）情況。

研究團隊報告稱，反氫的躍遷頻率與氫的躍遷頻率一致。氫的光譜已經得到高精度表征，因此反氫光譜學的改進應可以促成對物質—反物質對稱性的高敏度測試。

ALPHA裝置是歐核中心捕獲反原子的“利器”，該項目組此前曾用特殊磁場將反氫原子“抓住”達1000秒，還曾首次對反物質與引力的相互作用進行直接分析。（記者 張夢然）