研究制造出飞行状态下反氢原子

据美国物理学家组织网12月6日报道，欧洲核子研究中心和日本理化学研究所的科研人员合作，设计了一种创新的粒子陷阱装置，成功制造出一定数量的飞行状态下的反氢原子，由此可测量反氢原子由基态开始的超精微跃迁。在此基础上，他们下一步就有望制造出反氢原子束，以更好地研究反物质，从而对CPT（电荷、宇称、时间）对称和万有引力的基本理论作出检验，为人们解开宇宙反物质之谜提供有力工具。研究论文发表于《物理评论快报》（PRL）。在这项名为ASACUSA的项目中，研究人员设计的“卡斯波”陷阱（cusp trap）可以利用多个磁场的综合作用，将反质子和正电子集合到一起，形成反氢原子。然后这些反氢原子被导入真空管状通道中，呈现飞行状态，研究人员就可以对其进行研究。发表在《物理评论快报》上的研究指出，超过7%的反氢质子成功射入卡斯波陷阱形成反氢原子。这是生成反氢原子束必要的预备过程。该实验的终极目标是利用这种方法大量制造飞行状态下的反氢原子，并借助微波对其行为进行更为细致的研究。反物质是物理学领域最令人迷惑的问题之一。为什么今天的宇宙由正物质构成而不是反物质？当前有关亚原子世界的最优理论——粒子物理标准模型也无法给出答案。但科学家认为，物质和反物质属性之间的微小差异可能就是答案所在，而这种差异体现在违反CPT对称定理上。CPT对称是指，把粒子用反粒子替换，右手坐标系换成左手坐标系，以及所有粒子速度反向，物理定律不变。反氢原子由一个反质子和一个正电子构成，结构简单，是测试CPT对称的最佳模型。上个月欧洲核子研究中心ALPHA实验项目成功制造出38个反氢原子，并用磁场使其存在了约0.17秒。 ASACUSA项目可以用高精微波谱仪来研究更小的超精微跃迁，不需要将反氢原子困住就能检测它们的属性，也使科学家真正研究反氢原子束成为可能。结合反氢原子捕获研究，科学家称检验CPT对称已经为时不远，将为研究反物质性质带来根本性突破。（来源：科技日报常丽君）