经过二十年的尝试，欧洲核子研究中心的物理学家报告了有史以来第一次对一颗恒星发出的光的测量。原子，揭示反氢是常规氢的精确镜像。
这一结果最终证实了物理定律长期以来的预测，为检验爱因斯坦狭义相对论开辟了一条新途径，可以帮助我们回答这个问题最大的谜团之一在现代物理学中——为什么宇宙中的规则物质比反物质多得多？
印第安纳大学的理论物理学家艾伦·科斯特莱基（Alan Kostelecky）并未参与这项研究，他表示：“这代表了数十年来创造反物质并将其性质与物质进行比较的努力中的一个历史性时刻。”告诉美国国家公共广播电台。
如果您不熟悉整个“反物质在哪里？” 物理问题，这里有一些背景信息。
物理定律预测，对于每一个普通物质的粒子，都存在一个反粒子。 因此，对于每个带负电的电子，都有一个带正电的正电子。
这意味着对于每个常规氢原子，都有一个反氢原子，就像氢原子由与质子结合的电子组成一样，反氢原子由反电子组成（或正电子）与反质子结合。
如果反粒子碰巧发现了规则粒子，它们就会相互抵消，以光的形式释放能量。
这一事实造成了两个相当严重的问题。 首先，由于宇宙中存在如此多的常规物质，物理学家几乎不可能在自然界中找到反物质，因为在他们有机会开始寻找之前，反物质就会湮灭。
第二个问题是，为什么规则物质比反物质多得多——如果我们当前的物理模型表明，粒子产生了等量的规则粒子和反粒子。，宇宙中的一切不都应该自行抵消吗？
“发生了一些事情，一些小的不对称导致了一些问题的存在，但我们现在根本没有好主意来解释这一点，”团队成员之一说道，杰弗里·汉斯特，来自CERN 的 ALPHA 实验在瑞士。
但这一切可能即将改变，因为科学家第一次能够测量反氢原子在受到激光照射时发出的光，并将其与普通氢原子发出的光进行比较。
这听起来可能不多，但这是我们第一次能够足够长时间地控制反氢原子来直接测量其行为，并将其与常规氢原子进行比较。
“使用激光观察反氢的转变并将其与氢进行比较，看看它们是否遵循相同的物理定律一直是反物质研究的关键目标，”杭斯特在一份新闻声明中说道。
因为在自然界中不可能找到反氢粒子——因为氢是最丰富的元素在宇宙中，很容易消除任何潜伏的反氢原子——科学家需要生产自己的反氢原子。
在过去的 20 年里，ALPHA 团队一直在研究如何生产足够多的反氢原子，以便有机会真正使用它们，并最终提出了一种技术，可以让他们创造大约 25,000 个反氢原子每 15 分钟一次，并困住大约14个。
以前的方法每 15 分钟只能捕获 1.2 个反氢原子。
然后，这些被捕获的粒子将被激光轰击，迫使它们的正电子从较低能级“跳跃”到较高能级。 当正电子返回到较低能级时，可以测量释放的光量。
研究小组发现，反氢原子发出的光谱与经过相同测试的普通氢原子完全相同。
“长期以来，人们一直认为反物质是物质的精确反映，我们正在收集证据来证明这确实是正确的，”来自 ALPHA 的蒂姆·撒普 (Tim Tharp)告诉 Gizmodo 的 Ryan F. Mandelbaum。
这个结果与粒子物理学预测氢和反氢将具有相同的发光特性，但现在物理学家有机会通过使用不同类型的激光器来测试更多的光谱发射。
如果它们最终都相同，爱因斯坦的特殊相对论会再活一天，正如 Adrian Cho 所解释的那样自然：
“准确解释原因需要反物质来镜像物质涉及大量数学。 但简而言之，如果这种镜像关系不精确，那么狭义相对论背后的基本思想就不可能完全正确。
狭义相对论假设，对于相对运动的观察者来说，一个称为时空的统一事物会以不同的方式分裂成空间和时间。 它假设两个观察者都无法说出谁在真正移动，谁在静止。 但是，如果物质和反物质不互相镜像，那就不可能完全正确。”
但如果物质和反物质不互相镜像——如果反物质不遵守与常规物质相同的物理定律——我们的大爆炸模型将会有缺陷。
这让我们有机会重新思考一切，并一劳永逸地弄清楚为什么物质在宇宙中逃脱了彻底湮灭，并允许我们和其他一切存在。
我们显然有点超前了，但这些都是这个实验所带来的可能性，而且这确实是令人兴奋的事情。
“我们真的很高兴终于能够说我们已经做到了这一点，”杭斯特告诉美国国家公共广播电台。 “对我们来说，这真的是一件大事。”
该研究发表于自然。
