科學家制造出飛行狀態下的反氫原子

　　據美國物理學家組織網12月6日報道，歐洲核子研究中心和日本理化學研究所的科研人員合作，設計了一種創新的粒子陷阱裝置，成功制造出一定數量的飛行狀態下的反氫原子，由此可測量反氫原子由基態開始的超精微躍遷。在此基礎上，他們下一步就有望制造出反氫原子束，以更好地研究反物質，從而對CPT（電荷、宇稱、時間）對稱和萬有引力的基本理論作出檢驗，為人們解開宇宙反物質之謎提供有力工具。

　　在這項名為ASACUSA的項目中，研究人員設計的“卡斯波”陷阱（cusp trap）可以利用多個磁場的綜合作用，將反質子和正電子集合到一起，形成反氫原子。然后這些反氫原子被導入真空管狀通道中，呈現飛行狀態，研究人員就可以對其進行研究。發表在《物理評論快報》上的研究指出，超過7%的反氫質子成功射入卡斯波陷阱形成反氫原子。這是生成反氫原子束必要的預備過程。該實驗的終極目標是利用這種方法大量制造飛行狀態下的反氫原子，并借助微波對其行為進行更為細致的研究。

　　反物質是物理學領域最令人迷惑的問題之一。為什么今天的宇宙由正物質構成而不是反物質？當前有關亞原子世界的最優理論——粒子物理標準模型也無法給出答案。但科學家認為，物質和反物質屬性之間的微小差異可能就是答案所在，而這種差異體現在違反CPT對稱定理上。CPT對稱是指，把粒子用反粒子替換，右手坐標系換成左手坐標系，以及所有粒子速度反向，物理定律不變。

　　反氫原子由一個反質子和一個正電子構成，結構簡單，是測試CPT對稱的最佳模型。上個月歐洲核子研究中心ALPHA實驗項目成功制造出38個反氫原子，并用磁場使其存在了約0.17秒。

　　ASACUSA項目可以用高精微波譜儀來研究更小的超精微躍遷，不需要將反氫原子困住就能檢測它們的屬性，也使科學家真正研究反氫原子束成為可能。結合反氫原子捕獲研究，科學家稱檢驗CPT對稱已經為時不遠，將為研究反物質性質帶來根本性突破。