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(xué)家嘗試了一種新技術(shù)，用以減緩反物質(zhì)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(shè)計和建造。今天，物理學(xué)家們宣布，他們的激光可以顯著降低反物質(zhì)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(shè)備

該團(tuán)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(zhì)的速度，對于更好地理解規(guī)則物質(zhì)在處理反物質(zhì)時的不同行為是至關(guān)重要的。反物質(zhì)是物質(zhì)的一面鏡子；相同的粒子，但攜帶相反的電荷。普通物質(zhì)的電子帶負(fù)電荷，反物質(zhì)的正電子帶正電荷。然后，你會得到帶正電的質(zhì)子和帶負(fù)電的反質(zhì)子，以此類推。反物質(zhì)和物質(zhì)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(zhì)不會對我們構(gòu)成任何威脅。

在我們了解反物質(zhì)的93年里，我們對這種物質(zhì)的實驗?zāi)芰τ辛撕艽蟮奶岣摺，F(xiàn)在ALPHA項目進(jìn)入了第二階段，對反氫原子進(jìn)行修補(bǔ)。字面上講，就是一個正電子繞著一個反質(zhì)子旋轉(zhuǎn)，就像普通氫原子中的一個電子繞著一個質(zhì)子旋轉(zhuǎn)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(xué)家解釋道：“減慢反原子的運動使我們能夠?qū)ζ涮匦赃M(jìn)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(xué)中，你觀察某一特性的時間越多，你的測量就會越精確?！?/p>

粒子物理學(xué)家介紹說，當(dāng)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(xué)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。科學(xué)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(shù)，將反原子減速一個數(shù)量級，達(dá)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(zhì)發(fā)生了什么，這也是粒子物理學(xué)中一個長期存在的問題。宇宙中物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于反物質(zhì)的不對稱性，這一問題的關(guān)鍵在于理解越來越大的反物質(zhì)結(jié)構(gòu)與它們的常規(guī)物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)發(fā)生了什么，這是粒子物理學(xué)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(zhì)比反物質(zhì)多得多——取決于理解越來越大的反物質(zhì)結(jié)構(gòu)是如何與普通物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(xué)家們可以走很多條不同的路），一些科學(xué)家會對進(jìn)一步探測反物質(zhì)抱有一系列的希望。還有反物質(zhì)分子的問題，以及它們?nèi)绾闻c我們?nèi)粘Ｉ钪锌吹降姆肿酉啾容^。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(jìn)行一項名為Alpha-g的項目，目的是測量重力對反物質(zhì)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(zhì)完全一樣?！薄叭绻粋€原子是熱的，如果它們運動得非?？?，當(dāng)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(yīng)就會更靈敏?！?/p>