反物質是什麼顏色？《自然》發表迄今為止最精確的直接測量_風聞

當“大爆炸”形成宇宙時，物質和反物質的數量是相等的。但現在，宇宙幾乎完全由物質組成。當物質和反物質相遇時，它們會湮滅，變成純粹的能量。那麼，為什麼物質在“大爆炸”後的那些動盪時刻倖存了下來，而反物質現在卻極為罕見？

二者之間的細微差別肯定是原因所在，同時也有助於解釋，充滿物質的宇宙是如何形成的。

2018年4月4日發表於《自然》雜誌的一項新研究，提供了迄今為止對反物質最精確的直接測量。開展這項實驗的歐洲核子研究中心（CERN）表示，該研究以“前所未有的顏色”展示了反物質的光譜結構。

到目前為止，反物質看起來就像我們所知的普通物質，但更精確的實驗帶來了更精確的對比，最終將揭示宇宙為什麼更偏愛物質而不是反物質。

ALPHA項目的亨斯特在歐洲核子研究中心的反物質工廠裏

CERN的反氫激光物理裝置（ALPHA）項目團隊把反氫作為實驗對象，它是氫的反物質。（這支團隊還在2010年首次捕獲了冷反氫原子。）考慮到氫已經被研究得相當多了，因此對反物質研究而言，它是一個很好的切入點。

為了獲得反氫，ALPHA團隊利用反質子減速器來製造反質子，並將製造出來的反質子與正電子結合在一起。反氫很難處理，因為它會與物質發生湮滅反應。因此，下一步就涉及在磁陷阱中捕獲反氫，然後朝它發射激光，進行測量。

2016年，ALPHA團隊曾用同樣的技術做了一項類似的實驗，對反氫進行光譜測量。現在的不同之處在於精確度——CERN表示，目前這項實驗的精確度提高了100倍。

這次，科學家可以測量反氫從最低能量態到第一激發態（1S到2S躍遷）的光譜形狀，也就是顏色分佈。結果顯示，它看起來很像氫。

ALPHA項目團隊

“對氫的這次測量得出了最精確的測量值。”參與ALPHA項目的多倫多約克大學物理學教授斯科特·梅納瑞（Scott Menary）説，“精確到小數點後15位。”他還指出，能夠將這個測量結果與反氫的測量結果進行比較，這是該領域夢寐以求的一件事。“不久前（關於反氫）的一篇論文給出了小數點後12位的測量值。”

梅納瑞説，到目前為止，反氫和氫看起來是一樣的，這“令人遺憾”，因為任何細微的差異都有可能啓發新的想法和實驗。儘管如此，研究工作正在迅速推進，更精確的結果也許觸手可及。

ALPHA項目發言人傑弗裏·亨斯特（Jeffrey Hangst）説，這一發現代表了一個已醖釀30年之久的“範式轉變”。

ALPHA項目加拿大研究小組的藤原誠（Makoto Fujiwara）2016年時曾説，“物質和反物質是物理定律的基本要素，如果我們發現了任何重大差異，將不得不改寫宇宙的歷史。”