接近绝对零度！史上最冷反物质问世

近日，研究人员首次成功演示了反氢原子的激光冷却，将样品冷却到了接近绝对零度。2021年3月31日，相关论文刊登于《自然》。该研究产生了比以往任何时候都更冷的反物质，并使一种全新的实验成为可能，有助于科学家在未来更多地了解反物质。

反物质粒子与普通物质粒子的质量相同，但电荷相反，而且反物质和寻常物质接触时会湮灭，因此难以用常规方式创造并控制。反氢原子是由一个反质子和一个正电子组成的，正电子相当于电子的反物质。

加拿大国家粒子加速器中心的Makoto Fujiwara团队与合作者，在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究组织粒子物理实验室进行了一项名为ALPHA-2的反氢捕获实验。他们在一个磁阱中创造了由约1 000个反氢原子组成的“云”。

该团队开发了一种激光，它能以适当的波长发射被称为光子的光粒子，从而降低正在直接朝向激光移动的反原子的速度，并且是一点点地放慢它们的“步伐”。Fujiwara说：“这有点像我们向原子发射一个小球，这个小球非常小，所以在这次碰撞中减速也非常小，但我们重复了很多次，最终原子会减速。”

研究人员设法将反原子的速度降低到1/10以下。激光冷却经常被用来测量常规原子的能量跃迁——电子运动到不同能级。而对于冷却的反氢原子，该团队获得的测量精度几乎是未冷却的反原子的3倍。

参与了该实验的英国斯旺西大学教授Niels Madsen说：“这是一项了不起的成就。我们现在可以用激光冷却反氢，并进行非常精确的光谱测量，这一切都能在不到一天内完成。两年前，仅光谱分析就需要10周。我们的目标是研究反氢的性质是否与普通氢的对称性相匹配。无论差异有多小，都可以帮助解释反物质的一些深层次问题。”