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世界首个通过激光操纵反物质的方法出现,将改变反物质研究的格局
材料来源:光电汇OESHOW          

近期,欧洲核子研究组织(CERN)旗下的反氢激光物理机构(Antihydrogen Laser Physics Apparatus,ALPHA)与不列颠哥伦比亚大学合作研究并宣布了世界上第一个基于激光的反物质操纵方法。该方法通过利用加拿大制造的激光系统将反物质样品冷却到绝对零值,并实现对反物质的操纵,未来将改变反物质研究的格局,并推动下一代实验的发展。

反物质(antimatter)在粒子物理学中是反粒子概念的延伸(非物质),是正常物质的反状态,它具有与物质几乎相同的特征和行为,但电荷相反。此外,物质与反物质的结合,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭,因此反物质原子非常难以创建和控制,而且从未被激光操纵过。

 激光冷却之前(灰色)和之后(蓝色)的ALPHA磁阱中反氢原子运动

自40年前激光问世以来,普通原子的激光操纵和冷却已彻底改变了现代原子物理学,并由此催生了数项诺贝尔奖,将激光用于反物质的操纵还是首次。

加拿大阿尔法大学的发言人藤原诚(Makoto Fujiwara),同时也是TRIUMF的科学家、激光冷却理念的最初支持者也对此表示:“利用激光进行反物质的操纵无疑是一个疯狂的想法”。

通过冷却反物质,研究人员将能够执行各种精密测试,以进一步研究反物质的特征,且通过该技术还有望解决长期存在的谜团,例如反物质在重力状态下作何反应?反物质是否可以解释物理学中的对称性?宇宙为何主要由物质而不是大爆炸模型所预测的等分物质/反物质构成?

激光操纵反物质也为各种前沿物理创新打开了大门,其相关研究人员目前正在进行一个名为HAICU的加拿大新项目,以开发用于反物质研究的新量子技术。其下一阶段的目标是“通过将激光冷却的反物质放置在自由空间中使其成为反原子的源”,如果该目标得以实现,必将产生前所未有的全新量子技术。


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