激光冷卻反物質的一種新方法

羅比奇說:“無論過程怎樣,擁有更慢的移動速度和更深的捕獲,反氫應該就會減少損失率。”迄今為止研究人員還未在真正的反物質原子上嚐試這種新方法,但是他們已經利用電腦模擬顯示了這麽做的可行性。他們的評估結果顯示,這種粒子能被降溫到大約20毫開氏溫標,與之相比,大部分被捕獲的反氫原子的溫度高達500毫開氏溫標。他說:“在特定波長範圍內產生必要的激光打標機量並非一件小事。即使成功生成所需的激光,要把它與反氫捕獲試驗結合在一起也相當困難。鼎博六合通過評估,確定這種努力是值得付出的。”

羅比奇是一篇描述這種新冷卻方法的論文的聯合作者,該研究成果發表在1月6日的《物理雜誌B:原子分子和光學物理學》雜誌上。這種新方法利用精密激光束“敲擊”反氫原子,促使它們釋放出一些能量,從而降低它們的溫度。這一過程使反氫原子降低的溫度,應該是以前的方法的25倍。他說:“通過減少反氫的能量,應該能對它的所有參量進行更加精確的測量。鼎博六合提議的方法可使被俘獲的反氫的平均能量減少超過十分之一。”但是要想降低反物質的溫度,科學家首先需要捕獲它。捕獲反物質非常困難,這是因為這種粒子接觸到由物質組成的物體表麵時,就會被破壞掉。因此,研究人員利用複雜的磁場係統容納反物質。這個新冷卻方法除了能讓反氫研究變得更容易以外,還能讓被捕獲的這種東西持續更長時間。2011年,歐洲物理實驗室歐洲粒子物理研究所的科學家捕獲反物質長達16分鍾,這打破了原有世界紀錄。除了令研究反氫變得更容易以外,這項新冷卻方法還能讓被捕獲的粒子持續更長時間。

此法將有助於研究人員揭開反物質的秘密,其中包括與宇宙裏的物質相比,反物質為什麽如此罕見。每一個物質粒子,都有一個與之對應的帶相反電荷的反物質粒子,例如,反物質電子的對應物是正電子。物質和反物質相遇時,它們會相互湮滅對方。這種新方法主要著眼於反氫原子,它包含一個正電子和一個反質子(常規氫原子包含一個電子和一個質子)。有關反氫原子的第一項試驗是在去年進行的。美國阿拉巴馬州奧本大學的物理學家弗朗西斯-羅比奇在聲明中說:“反氫原子試驗的最終目的,是把它的性質與氫原子的性質作對比。溫度更低的反氫將是實現這個目標的重要一步。”這是因為反氫原子通常相對較熱,而且非常活躍,此時測量它們會對它們的性質產生錯誤認識。 

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