在2018年7月的一周多時間里，歐洲核子研究中心（CERN）的一組物理學家嘗試了一種新技術，用以減緩反物質粒子以極快的速度飛馳。這個10天的觀察期，是一個名為阿爾法（Alpha）的國際合作項目十年發(fā)展的頂峰，該合作監(jiān)督了一種高功率激光器的設計和建造。今天，物理學家們宣布，他們的激光可以顯著降低反物質的速度，并使其溫度接近絕對零度。
上圖：歐洲核子研究中心的阿爾法實驗設備
該團隊的研究已發(fā)表在近日的《自然》雜志上。要知道，放慢反物質的速度，對于更好地理解規(guī)則物質在處理反物質時的不同行為是至關重要的。反物質是物質的一面鏡子；相同的粒子，但攜帶相反的電荷。普通物質的電子帶負電荷，反物質的正電子帶正電荷。然后，你會得到帶正電的質子和帶負電的反質子，以此類推。反物質和物質在接觸時會相互湮滅，但值得慶幸的是，歐洲核子研究中心產(chǎn)生的極少量反物質不會對我們構成任何威脅。
在我們了解反物質的93年里，我們對這種物質的實驗能力有了很大的提高。現(xiàn)在ALPHA項目進入了第二階段，對反氫原子進行修補。字面上講，就是一個正電子繞著一個反質子旋轉，就像普通氫原子中的一個電子繞著一個質子旋轉一樣。2011年首次捕獲的反氫原子就是此類實驗的主要候選物，因為它是最簡單的反原子。
粒子物理學家解釋道：“減慢反原子的運動使我們能夠對其特性進行更精確的測量。在日常生活中，你會發(fā)現(xiàn)快速移動的物體比緩慢移動的物體更難看清。同樣的事情也發(fā)生在量子物理學中，你觀察某一特性的時間越多，你的測量就會越精確。”
粒子物理學家介紹說，當反氫被困住時，它的運動速度和蘭博基尼蓋拉多（Lamborghini Gallardo）的最高速度差不多，每小時略高于200英里。物理學家們用激光射出的光子或光粒子轟擊反原子。
一旦光子擊中原子，它就會激發(fā)原子，但也會改變它們的運動?？茖W家所要做的就是控制光線，這樣我們就只激發(fā)接近光子的原子，并使它們減速。
研究人員使用了一種名為激光冷卻的轟擊技術，將反原子減速一個數(shù)量級，達到獵豹的速度，從而降低了它們的溫度。亞原子光子基本上是這種激光槍的彈藥，而反原子是靶子。
在如此寒冷的環(huán)境下，更容易評估粒子的行為。更好地理解這種行為可以讓我們深入了解宇宙中所有的反物質發(fā)生了什么，這也是粒子物理學中一個長期存在的問題。宇宙中物質遠遠多于反物質的不對稱性，這一問題的關鍵在于理解越來越大的反物質結構與它們的常規(guī)物質結構相比是如何工作的。
在如此寒冷的環(huán)境下，比較容易判斷粒子的行為。更好地理解這種行為可以幫助我們了解宇宙中所有反物質發(fā)生了什么，這是粒子物理學中一個長期存在的問題。最大的問題是——感知到的宇宙的不對稱性，它的物質比反物質多得多——取決于理解越來越大的反物質結構是如何與普通物質結構相比較的。
沿著這條眾所周知的道路（這更像是一個高速公路立交橋，因為物理學家們可以走很多條不同的路），一些科學家會對進一步探測反物質抱有一系列的希望。還有反物質分子的問題，以及它們如何與我們日常生活中看到的分子相比較。HAICU項目是加拿大與歐洲核子研究中心（CERN）的合作項目，計劃在2027年至2036年期間開始，旨在建造一個反原子噴泉，研究小組將用這個噴泉將成群的反原子拋入自由空間，觀察它們是如何落下的。
在HAICU之前，歐洲核子研究中心正在進行一項名為Alpha-g的項目，目的是測量重力對反物質的影響。研究人員表示：“我們要做的是給一個反氫原子充電，看看它是如何下落的，看看它是否和普通物質完全一樣?！薄叭绻粋€原子是熱的，如果它們運動得非?？?，當你釋放它們時，它們就會到處跑。我們看不到重力在做什么。但如果你讓物體速度變慢，它們對重力的反應就會更靈敏?！?/p>
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