研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)將使他們能夠研究宇宙的基本對稱性。

站在位于瑞士歐洲核子研究中心阿爾法實(shí)驗(yàn)裝置前的藤原誠（圖源：Maximilien Brice）

通過在磁阱中捕獲反物質(zhì)，并用集中激光轟擊，研究人員首次將反物質(zhì)冷卻到接近絕對零度。

這種方法使在歐洲核子研究中心的反氫激光物理裝置（ALPHA）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的加拿大科學(xué)家能夠?qū)⒎次镔|(zhì)冷卻到絕對零度以上的二十分之一度，比南極有記錄以來最冷的溫度低上3000多倍。

反物質(zhì)是與正常物質(zhì)相對的虛無縹緲的物質(zhì)。反物質(zhì)理論是保羅·狄拉克在1928年首次提出的，僅僅四年后，反物質(zhì)就被發(fā)現(xiàn)了。反物質(zhì)粒子與正常物質(zhì)的區(qū)別主要在鏡像的物理屬性——正常物質(zhì)的電子帶負(fù)電荷，反物質(zhì)的電子帶正電荷。我們無法接觸反物質(zhì)的原因是，正反物質(zhì)一接觸就會瞬間湮滅，這就使得在物質(zhì)世界中儲存和研究反物質(zhì)變得極其困難。

可喜的是，通過技術(shù)革新，研究人員們已經(jīng)能夠做到了。在將加速到接近光速的常規(guī)物質(zhì)粒子碰撞之后，就能夠制造反粒子。然后，研究小組利用極強(qiáng)的磁場和電場來控制和減緩加速的反粒子。最后，將正電子和反質(zhì)子云限制在磁場中，直到它們結(jié)合形成反氫。這時，研究人員會用激光轟擊反氫云，使其冷卻。

粒子的運(yùn)動會產(chǎn)生熱量，那如何用激光使物體冷卻呢？訣竅就在于讓激光光束中的光子（光粒子）以反物質(zhì)粒子運(yùn)動的相反方向運(yùn)動。因?yàn)楣庾佑凶约旱膭恿?，?dāng)反氫原子以相反的方向運(yùn)動時，光子會被反氫原子吸收，減慢反氫原子的速度。但只有在特定的波長，光才可以被反原子吸收。

阿爾法加拿大團(tuán)隊(duì)發(fā)言人藤原誠說：“可以把反氫原子想象成冰壺，把光子想象成小冰球。我們試圖通過只在冰壺向我們移動時向它發(fā)射冰球來減慢它的速度。這在原子尺度上是非常困難的，所以我們利用多普勒效應(yīng)來調(diào)整冰球，這樣它們就能在飛向我們的時候與冰壺互動?！?/p>

多普勒效應(yīng)，即如果光源靠近或遠(yuǎn)離觀察者，觀測到的光的波長就會被壓縮或拉長，科學(xué)家能夠非常精確地調(diào)整光子的波長，這樣光子只有在靠近反氫粒子時才會被吸收，從而減慢反氫粒子的速度。

冷卻后的反物質(zhì)將幫助研究人員進(jìn)行更精確的實(shí)驗(yàn)，來探索一些物理學(xué)最深奧的奧秘。例如，通過拋擲反物質(zhì)云，可以測試反物質(zhì)對重力的反應(yīng)是否與普通物質(zhì)一樣。再者，通過光照后，可以以前所未有的精度將反氫原子的能級與常規(guī)物質(zhì)的能級進(jìn)行比較。

對于冷卻反物質(zhì)被用于干涉儀實(shí)驗(yàn)，藤原誠感到特別興奮。

他說：“我們想要在真空中得到一個反原子，并將其分裂成一個量子疊加態(tài)，這樣它就會與自己產(chǎn)生干涉圖樣。這樣我們才能真正精確地研究它與其他力相互作用的方式，以及它的一般屬性是什么。”量子疊加允許非常小的粒子，比如反氫原子，同時出現(xiàn)在多個地方。由于粒子的波粒二象性，它們可以相互干擾，創(chuàng)造出波峰和波谷，就像海浪一樣。

相關(guān)知識

波粒二象性指的是以經(jīng)典力學(xué)的觀點(diǎn)來看待非相對論量子力學(xué)所描述的微觀粒子的話，微觀粒子會同時顯示出經(jīng)典上的波動性與粒子性。比如說，經(jīng)典力學(xué)把波函數(shù)的位置觀測結(jié)果必為明確位置視為“粒子性”；一方面又把概率幅具有的線性疊加性視為“波動性”。

在量子力學(xué)里，態(tài)疊加原理表明，假若一個量子系統(tǒng)的量子態(tài)可以是幾種不同量子態(tài)中的任意一種，則它們的歸一化線性組合也可以是其量子態(tài)。稱這線性組合為“疊加態(tài)”。假設(shè)組成疊加態(tài)的幾種量子態(tài)相互正交，則這量子系統(tǒng)處于其中任意量子態(tài)的概率是對應(yīng)權(quán)值的絕對值平方。 從數(shù)學(xué)表述，態(tài)疊加原理是薛定諤方程的解所具有的性質(zhì)。

BY:Ben Turner

FY: 忙碌的北門

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