[科普中国]-物理学家首次观测到反物质的“指纹信息”

据国外媒体报道，目前，科学家首次在反物质原子上观察到类似“指纹”的特殊光谱线。迄今为止，研究人员仅能观察到一些反物质光谱线，但是他们表示特殊光谱线的详细信息将揭开反物质研究的“新篇章”。来自全球17个研究机构的50位物理学家相信，这项发现将有助于洞悉宇宙的神秘面纱。研究负责人、加拿大西蒙弗雷泽大学迈克尔·海登（MichaelHayden）教授说：“通过研究反原子的属性，我们希望掌握我们生活宇宙的更多信息。”海登是“阿尔法合作体”的成员之一，该组织致力于研究反氢原子——与普通氢原子对应的反物质。众所周知，光谱线非常像指纹，每个元素都有其独特的模式。它可应用于普通物质，但是物质和反物质被认为彼此镜像（这意味着反物质原子的特殊光谱线与普通原子的光谱线完全精确），但是之前我们不知道这是什么情况。科学实验研究表明，反氢原子的特殊光谱线与普通原子光谱线相匹配，意味着即使在反物质之中，特殊光谱线也存在匹配。这项研究是由欧洲核子研究中心（CERN）进行的，它是世界最大粒子物理实验室。研究人员使用微波辐射反氢原子，类似于那些用于卫星通信的原子。这将导反原子在非常特殊的光谱下喷射或者吸收能量，从而透露出它们的“身份”，这种模式、或者频率的光谱对应于“指纹”。西蒙弗雷泽大学物理学博士贾斯汀·慕尼黑（JustineMunich）说：“我们面临的一个巨大挑战是物质和反物质彼此接触时会互相湮灭，我们必须将它们分开。”我们无法仅将反原子放入一个普通容器之中，它们必须被捕获，或者放入一个特殊的磁瓶中。同时，这项研究将有助于洞悉为什么反物质在实验室之外数量非常有限。海登说：“我们可以在实验室里制造反物质，但它们似乎并不存在，除非是微小的数量。这是为什么呢？我们仅是不知道，但或许反氢原子能对我们提供一些线索。”科学家试图搞清楚反物质长期位于何处。大爆炸被认为产生了等量物质和反物质，但是现今宇宙大部分是由普通物质组成，几乎没有反物质存在。美国物理学家唐爱红（音译）说：“虽然科学家知晓这一谜团已有数十年，但很少出现相关线索，它仍是科学重大挑战之一。我们对反物质自然属性的了解，将潜在有助于揭晓这一谜团。”科学家使用叫做“相对论重离子对撞机（RHIC）”的粒子加速器，能够测量成对反质子之间的交互作用。他们发现反质子对之间作用力非常吸引人，就像原子内部聚集质子的强核力一样。另一位使用RHIC对撞机研究反质子交互性的张正桥（音译）说：“我们观察到大量质子，这是传统原子的基本组成部分，它们与反质子几乎拥有相同的数量。”反质子看上去就像熟悉的质子，但因为它们是反物质，它们带负电荷，而不是正电荷，所以它们在探测器的磁场中是相反方向。这项实验表明，物质和反物质是对称的，这意味着一些不对称现象无法解释宇宙中物质持续存在性，以及反物质的稀缺。该研究表明，这是物质/反物质不对称性的另一个解释，但它可能是什么，仍有待于揭晓。编辑：p_xiaojtan