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反物质光谱测量的精度

2018-04-10 来源:科技日报 作者:

  英国《自然》杂志近日发表一项粒子物理学研究成果:欧洲核子研究中心(CERN)科学家完成了到目前为止对反物质的最精准光谱测量。此次测量结果不仅证明了反原子光谱学的能力,也将反物质的高精度检测向前推进了一大步。

  当代物理学家们面临的一个巨大挑战,就是解释为何是物质而不是反物质在宇宙大爆炸中“幸存”了下来。因为根据经典模型的预测,在大爆炸发生后,原本存在等量的物质和反物质,但现在,宇宙几乎全部是由物质构成的。鉴于此,获取反物质并了解其特性,被认为具有极其重要的意义。

  在光谱学领域,科学家会通过激光激发原子,检查其如何吸收或散发光来确定原子跃迁的特性。虽然同样的技术也可用于研究反原子,但是反物质非常难以生成和捕捉,一旦与物质接触就会湮灭,因此也难以测量它的特性。

  2017年年底,欧核中心的ALPHA合作组在《自然》杂志上发文,报告了对激光驱动的反氢1S—2S跃迁(从基态到激发态)的实验性观测,这是人类首次对反物质原子进行光谱测量。而今,合作组与丹麦奥胡斯大学物理学家杰弗里·汉格斯特及其同事,详细表述了该跃迁的其中一个超精细组分的特征。

  研究团队此次分析测量了约15000个反氢原子,这些原子被磁囚禁在一个长280毫米、直径44毫米的圆柱体内。研究人员进行了为期10周的测量,最终发现:反氢跃迁的共振频率与氢1S—2S跃迁的预期频率一致,其测量精度达万亿分之二。

  这是有史以来对反物质进行的最精准的一次光谱检测,标志着人类向超敏测量反物质行为并了解其“最终奥秘”迈近了重要一步。

  其它资讯:

  #物理#新测量结果表明,在相当高的精确度上,#反物质#和物质的行为是相同的。然而这些新的测量方法不能回答物理学中一个最大的问题:为什么如果在宇宙大爆炸时产生了等量的物质和反物质,那么我们今天的宇宙是由物质组成的吗?宇宙是建立在对称平衡之上的,对于每一种由物质构成的“正常”粒子,都有一个共轭的反粒子,它与同时产生相反的电荷,电子有相反的反电子或正电子,质子反质子等等…

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