科学家测量反物质原子光谱,找出正反物质间的差异

2016-12-23 08:32:05  来源:每日科技网

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  最近《Nature》杂志上发表的一篇文章中,负责进行ALPHA实验*的团队报告了对反物质原子光谱的测量。这个成就开创了高精度研究反物质的全新时代。这是欧洲核子中心(CERN)研究反物质的科学家20多年的工作成果。
  *AlPHA是一个位于欧洲核子中心的国际合作实验,主要任务是研究捕获的反氢原子。该团队希望通过对于氢原子和反氢原子的对比,找出正物质与反物质间的差异和基本原理。为了便于表述,下文中将进行ALPHA试验的团队统称为AlPHA团队。
  ALPHA合作发言人杰弗里·哈恩斯特(Jeffrey Hangst)说:“我们使用激光观察反氢中的电子跃迁,并与氢的结果进行比较,看它们是否遵循相同的物理定律。一直以来,这都是反物质研究的一个主要目标。”
  原子由原子核以及绕原子核旋转的电子组成。当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,它会吸收或发射特定波长的光,形成原子的光谱。每种元素都有独特的光谱。因此,光谱学是物理学、天文学和化学等许多领域中常用的工具。借助光谱,人们可以了解原子和分子及其内部的状态。例如,在天体物理学中,分析遥远恒星的光谱可以让科学家确定它们的组成。
  氢是宇宙中最丰富的元素,而且它结构简单并易于研究,科学家对氢元素光谱的测量可以达到很高的精度。但科学家对反氢原子的了解则相当有限。在测量反氢谱之前,必须反质子和正电子组装成反氢原子。而且为了达到足够的统计显著性,需要产生足够的反氢原子。这是一个艰难的过程,但却值得付出努力,因为如果氢和反氢的光谱如果存在差异,将会对当今的物理学形成巨大的挑战,并可能有助于科学家了解宇宙中的物质-反物质不平衡的谜题。

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