對(duì)反物質(zhì)光譜測(cè)量精度達(dá)萬億分之二
英國《自然》雜志近日發(fā)表一項(xiàng)粒子物理學(xué)研究成果:歐洲核子研究中心(CERN)科學(xué)家完成了到目前為止對(duì)反物質(zhì)的最精準(zhǔn)光譜測(cè)量。此次測(cè)量結(jié)果不僅證明了反原子光譜學(xué)的能力,也將反物質(zhì)的高精度檢測(cè)向前推進(jìn)了一大步。 當(dāng)代物理學(xué)家們面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn),就是解釋為何是物質(zhì)而不是反物質(zhì)在宇宙大爆炸中“幸存”了下來。因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)典模型的預(yù)測(cè),在大爆炸發(fā)生后,原本存在等量的物質(zhì)和反物質(zhì),但現(xiàn)在,宇宙幾乎全部是由物質(zhì)構(gòu)成的。鑒于此,獲取反物質(zhì)并了解其特性,被認(rèn)為具有極其重要的意義。 在光譜學(xué)領(lǐng)域,科學(xué)家會(huì)通過激光激發(fā)原子,檢查其如何吸收或散發(fā)光來確定原子躍遷的特性。雖然同樣的技術(shù)也可用于研究反原子,但是反物質(zhì)非常難以生成和捕捉,一旦與物質(zhì)接觸就會(huì)湮滅,因此也難以測(cè)量它的特性。 2017年年底,歐核中心的ALPHA合作組在《自然》雜志上發(fā)文,報(bào)告了對(duì)激光驅(qū)動(dòng)的反氫1S—2S躍遷(從基態(tài)到激發(fā)態(tài))的實(shí)驗(yàn)性觀測(cè),這是人類首次對(duì)反物質(zhì)原子進(jìn)行光譜測(cè)量。而今,合作組與丹麥奧胡斯大學(xué)物理學(xué)家杰弗里·漢格斯特及其同事,詳細(xì)表述了該躍遷的其中一個(gè)超精細(xì)組分的特征。 研究團(tuán)隊(duì)此次分析測(cè)量了約15000個(gè)反氫原子,這些原子被磁囚禁在一個(gè)長(zhǎng)280毫米、直徑44毫米的圓柱體內(nèi)。研究人員進(jìn)行了為期10周的測(cè)量,最終發(fā)現(xiàn):反氫躍遷的共振頻率與氫1S—2S躍遷的預(yù)期頻率一致,其測(cè)量精度達(dá)萬億分之二。 |