激光突破使物理学家接近冷却反物质

欧洲核子研究中心的物理学家第一次观察到了一种基准原子能转变，这是冷却和操纵反物质基本形式的重要一步。

“Lyman-alpha转换是常规氢原子中最基本，最重要的转变，并且在反氢中捕获相同的现象开辟了反物质科学的新时代，”不列颠哥伦比亚大学化学家兼物理学家Takamasa Momose说。用于操纵抗氧化剂的激光系统的发展。

“这种方法是冷却反氢的途径，这将极大地提高我们的测量精度，并允许我们测试反物质和重力如何相互作用，这仍然是一个谜。”

结果发表在今天的“ 自然”杂志上。

反物质，因物质的影响而被湮灭，以捕获和使用而闻名。但是它的研究对于解决宇宙中一个重大的奥秘至关重要：为什么反物质在大爆炸时本应存在的物质数量相等，几乎消失了。

加拿大CERN ALPHA反氢研究合作的发言人，加拿大粒子加速器中心TRIUMF的物理学家Makoto Fujiwara说：“这让我们更接近回答物理学中的一些重要问题。” “在过去的几十年里，科学家们已经能够使用光学操作和激光冷却彻底改变原子物理学，并且通过这一结果，我们可以开始应用相同的工具来探测反物质的奥秘。”

由反质子和正电子组成的反氢原子是氢原子的反物质对应物，由具有轨道电子的单个质子构成。

所谓的莱曼-α过渡，首次出现在100多年前的氢气中，当氢原子的电子从低轨道转移到高轨道时，被测量为一系列紫外线辐射。使用持续纳秒的激光脉冲，Momose，Fujiwara，加拿大同事以及欧洲核子研究中心的国际ALPHA合作，能够实现在真空中磁捕获的数百个反氢原子的相同转变。

除了捕获许多反氢原子足以与它们一起工作的真正挑战之外，微调激光系统组件需要数年时间。

“你实际上看不到你用来激发反氢并转移轨道的激光脉冲，”Momose说。“所以，我们的团队基本上是在盲人工作和解决激光系统问题!”

该团队的下一步是利用激光创新技术帮助生产冷和致密的反原子样品，用于精密光谱和重力测量。