歐洲核子研究中心 ALPHA 合作項(xiàng)目的研究人員首次成功使用激光冷卻反氫原子。反氫是原子反物質(zhì)的最簡(jiǎn)單形式，被稱為激光冷卻的技術(shù)于 40 年前首次在正常物質(zhì)上得到證明。激光冷卻常用于許多研究領(lǐng)域。

激光冷卻對(duì)反氫的首次應(yīng)用為更精確測(cè)量反氫的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在重力影響下的行為打開(kāi)了大門(mén)。將測(cè)量結(jié)果與普通氫原子的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較可能會(huì)揭示物質(zhì)和反物質(zhì)原子之間的差異。如果存在這些差異，則可以幫助研究人員確定為什么宇宙僅由物質(zhì)組成，這種不平衡被稱為物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱。

該項(xiàng)目的研究人員表示，激光冷卻反氫原子的能力改變了光譜和引力測(cè)量的游戲規(guī)則。這種新能力可能會(huì)為反物質(zhì)研究帶來(lái)新的視角，包括反物質(zhì)分子的創(chuàng)造和反原子干涉測(cè)量法的發(fā)展。ALPHA 發(fā)言人杰弗里·漢斯特 (Jeffrey Hangst) 表示，大約十年前，反物質(zhì)的激光冷卻是科幻小說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了他們的反氫原子，但從歐洲核子研究中心反質(zhì)子減速器中獲取反質(zhì)子，并將其與源自鈉 22 源的正電子結(jié)合。產(chǎn)生的反氫原子被限制在磁阱內(nèi)，防止它們與物質(zhì)接觸。研究人員表示，地球引力場(chǎng)內(nèi)反氫行為的測(cè)量受到動(dòng)能或反原子溫度的限制。

激光冷卻有助于控制反原子的溫度。反原子吸收激光光子，使它們達(dá)到更高的能量狀態(tài)。然后它們會(huì)發(fā)射光子并自發(fā)地衰變回它們的初始狀態(tài)。相互作用取決于原子的速度，并且由于光子傳遞動(dòng)量，重復(fù)吸收-發(fā)射循環(huán)會(huì)導(dǎo)致原子冷卻到低溫。