自欧洲核子研究中心（CERN）研究人员团队成功实现他们的目标以来，已经过去了大约九个月。测量光谱从氢的镜像粒子“反氢”中发射出来。
他们才刚刚开始。 现在，研究人员利用光谱学掌握了反氢结构的详细证据，为我们探索宇宙中存在某种东西而不是空无一物的过程奠定了里程碑。
由加拿大研究人员领导的 ALPHA 合作项目首次详细观察到“自制的“反氢的结构已经显示出它的谱线与氢几乎相同。
如果它们稍有不同，这将是一个完全不同的故事，这预示着我们的宇宙模型出现了裂缝，可以揭示为什么它看起来是这样的。
现代物理学当前面临的一大谜团是，为什么一切事物似乎都是由一种物质构成，而实际上有两种物质。
这标准型号物理学家预测所有粒子都有孪生粒子；匹配的粒子具有镜像特性，例如相反的电荷。
例如，带负电的电子有一个带正电的伙伴，称为正电子。
这些粒子形成一对。 更重要的是，如果两种相反的粒子相遇，它们就会在伽马辐射中相互抵消。
这就留下了一个问题：为什么存在如此多的一种物质，而不仅仅是一个充满辐射的空宇宙。
如果宇宙的表观对称性存在某种不平衡，那么这将在很大程度上解释为什么我们最终会在宇宙结束后留下足够的物质。建造几万亿个星系。
寻找这两种物质的差异是一个很好的起点。
第一步已经足够了在一个地方，这并不是一件容易的事。
ALPHA Collaboration 通过启动 CERN 的反质子减速器并产生大约 90,000 个反质子，成功做到了这一点。
为了制造反氢元素，他们需要将每个反质子与一个正电子耦合。
即使制造了 160 万个正电子，研究人员也只能制造出约 25,000 个反氢原子。
其中相对少数的速度足够慢，足以被困在一个特殊的力场中，使它们无法接触“正常”物质并在眨眼间消失。
“我们必须把他们分开”研究员贾斯汀·慕尼黑说。
“我们不能只是将反原子放入普通容器中。它们必须被捕获或保存在特殊的磁性瓶子内。”
总之，该团队通过多次试验成功捕获和检测到了 194 个原子，这让您了解了研究即使是最简单形式的反物质所涉及的困难。
幸运的是，用不同频率的微波照射反氢样品并观察它们的反应就足够了。
当微波等电磁辐射单位撞击电子时，它会吸收电子并改变位置。 反弹回来，它喷出自己的光波。
不同的元素吸收并发射特定波长的光谱，产生一种模式，告诉物理学家很多关于产生它们的原子结构的信息。
“光谱线就像指纹。每个元素都有自己独特的图案，”研究员迈克尔·海登说来自西蒙弗雷泽大学。
理论上，作为同一元素的镜子，氢和反氢应该共享这种模式。
早期研究表明这是真的，但细节还不够清楚，无法得出结论。
研究人员首次找到了一种捕获反氢谱线细节的方法，并表明它们实际上与氢相同。
用微波辐射反氢原子使物理学家能够以一种相当间接的方式确定其光指纹，利用反氢原子的特定变化使它们从磁瓶中喷射出来，从而微调对其光谱线的估计。
“光谱学是物理学所有领域中非常重要的工具。随着我们将光谱学扩展到反物质，我们现在正在进入一个新时代，”杰弗里·汉斯特说，ALPHA实验的代言人。
“凭借我们独特的技术，我们现在能够在数小时而不是数周内观察反物质原子的详细结构，这是我们几年前甚至无法想象的。”
目前，比较显示了使用光谱学的有效性，而不是产生了巨大的新物理学。 但像这样的新工具对于未来研究反物质将非常重要。
“通过研究反原子的特性，我们希望更多地了解我们所生活的宇宙。”海登说。
“我们可以在实验室中制造反物质，但它似乎并不自然存在，除非数量极少。这是为什么？我们根本不知道。但也许反氢可以给我们一些线索。”
这项研究发表于自然。
