第一次反氢的光谱测量

抗氢性的光谱测量

用于阿尔法潘宁阱的电极插入真空室和低温恒温器组件。正电子和反质子在陷阱中结合形成反氢图像:尼尔斯马德森阿尔法/斯旺西

今天发表的一项新研究显示了反氢光谱的首次测量结果。阿尔法合作欧洲核子研究中心一直在研究反物质,并长时间经常被困抗氢原子。希望这一新发现将导致普通物质原子和反物质原子的精确比较。

日内瓦,2012年3月7日。在今天在线发表的论文自然,CERN的alpha协作报告了测量反物质原子属性的方式的重要里程碑。这追随新闻报道了去年的6月,合作长时间常常被困抗氢原子。ALPHA’s latest advance is the next important milestone on the way to being able to make precision comparisons between atoms of ordinary matter and atoms of antimatter, thereby helping to unravel one of the deepest mysteries in particle physics and perhaps understanding why a Universe of matter exists at all.

“我们已经证明我们可以探测抗氢原的内部结构原子ALPHA合作发言人Jeffrey Hangst说,“我们对此感到非常兴奋。我们现在知道,可以设计实验来详细测量反原子。”

今天,我们生活在一个似乎完全由物质组成的宇宙中,然而大爆炸,物质和反物质将以相等的数量存在。谜团是,所有的反物质接缝都走了,导致性质必须略微偏好,而不是通过反物质物质。如果可以详细研究抗氢原子,因为alpha的最新结果表明,它们可以提供用于调查这一偏好的强大工具。

氢原子由绕原子核旋转的电子组成。通过向原子发射光,原子就能被激发,电子就会跳到更高的轨道上,最终通过发射光放松回到它们所谓的基态。发出的光的频率分布形成了一个非常精确测量的光谱,在物质世界中,这是氢所独有的。物理学的基本原理表明,反氢应该与氢具有相同的光谱,而测量这个光谱是阿尔法合作项目的最终目标。

“氢是宇宙中最丰富的元素,我们理解其结构非常好,”哈斯特说。“现在我们最终可以开始将真理从抗氢上哄骗。他们是不同的吗?我们可以自信地说那时候会告诉。“

在今天发表的论文中,ALPHA报告了第一次,尽管是适度的,反氢光谱测量。在阿尔法装置中,反氢原子被一种复杂的磁场结构所捕获,这种磁场结构作用于反氢原子的磁方向。通过用精确调谐频率的微波照射反氢原子,这项合作改变了反原子的磁方向,从而将反氢原子从陷阱中释放出来。当这种情况发生时,反氢遇到普通物质并湮灭,在陷阱周围的粒子探测器中留下一个特征图案。这一测量表明,可以建立实验,通过微波照射反氢原子来改变其内部性质。在不久的将来,ALPHA将致力于提高微波测量的精度,并使用激光对反氢光谱进行补充测量。

图片:Niels Madsen Alpha / Swansea

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