研究成果显示对反物质光谱测量精度达万亿分之二当代物理学家们面临的一个巨大挑战

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对反物质光谱测量精度达万亿分之二

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科技日报北京4月9日电 (记者张梦然)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。