解開宇宙奧秘：科學(xué)家首次觀測到反物質(zhì)“指紋”

根據(jù)最新科研成果，科學(xué)家們首次觀察到反物質(zhì)原子的特殊“指紋”光譜線，這將揭開反物質(zhì)的新篇章。

來自全球17個研究機(jī)構(gòu)的50位物理學(xué)家相信，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將有助于洞悉宇宙的神秘面紗。研究負(fù)責(zé)人、加拿大西蒙弗雷澤大學(xué)邁克爾·海登（Michael Hayden）教授說：“通過研究反原子的屬性，我們希望掌握我們生活宇宙的更多信息。”

海登是“阿爾法合作體”的成員之一，該組織致力于研究反氫原子——與普通氫原子對應(yīng)的反物質(zhì)。眾所周知，光譜線非常像指紋，每個元素都有其獨(dú)特的模式。它可應(yīng)用于普通物質(zhì)，但是物質(zhì)和反物質(zhì)被認(rèn)為彼此鏡像（這意味著反物質(zhì)原子的特殊光譜線與普通原子的光譜線完全精確），但是之前我們不知道這是什么情況。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明，反氫原子的特殊光譜線與普通原子光譜線相匹配，意味著即使在反物質(zhì)之中，特殊光譜線也存在匹配。這項(xiàng)研究是由歐洲核子研究中心（CERN）進(jìn)行的，它是世界最大粒子物理實(shí)驗(yàn)室。

研究人員使用微波輻射反氫原子，類似于那些用于衛(wèi)星通信的原子。這將導(dǎo)反原子在非常特殊的光譜下噴射或者吸收能量，從而透露出它們的“身份”，這種模式、或者頻率的光譜對應(yīng)于“指紋”。西蒙弗雷澤大學(xué)物理學(xué)博士賈斯汀·慕尼黑（Justine Munich）說：“我們面臨的一個巨大挑戰(zhàn)是物質(zhì)和反物質(zhì)彼此接觸時會互相湮滅，我們必須將它們分開。”

我們無法僅將反原子放入一個普通容器之中，它們必須被捕獲，或者放入一個特殊的磁瓶中。同時，這項(xiàng)研究將有助于洞悉為什么反物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室之外數(shù)量非常有限。海登說：“我們可以在實(shí)驗(yàn)室里制造反物質(zhì)，但它們似乎并不存在，除非是微小的數(shù)量。這是為什么呢?我們僅是不知道，但或許反氫原子能對我們提供一些線索。”科學(xué)家試圖搞清楚反物質(zhì)長期位于何處。

大爆炸被認(rèn)為產(chǎn)生了等量物質(zhì)和反物質(zhì)，但是現(xiàn)今宇宙大部分是由普通物質(zhì)組成，幾乎沒有反物質(zhì)存在。美國物理學(xué)家唐愛紅（音譯）說：“雖然科學(xué)家知曉這一謎團(tuán)已有數(shù)十年，但很少出現(xiàn)相關(guān)線索，它仍是科學(xué)重大挑戰(zhàn)之一。我們對反物質(zhì)自然屬性的了解，將潛在有助于揭曉這一謎團(tuán)。”

科學(xué)家使用叫做“相對論重離子對撞機(jī)（RHIC）”的粒子加速器，能夠測量成對反質(zhì)子之間的交互作用。他們發(fā)現(xiàn)反質(zhì)子對之間作用力非常吸引人，就像原子內(nèi)部聚集質(zhì)子的強(qiáng)核力一樣。另一位使用RHIC對撞機(jī)研究反質(zhì)子交互性的張正橋（音譯）說：“我們觀察到大量質(zhì)子，這是傳統(tǒng)原子的基本組成部分，它們與反質(zhì)子幾乎擁有相同的數(shù)量。”

反質(zhì)子看上去就像熟悉的質(zhì)子，但因?yàn)樗鼈兪欠次镔|(zhì)，它們帶負(fù)電荷，而不是正電荷，所以它們在探測器的磁場中是相反方向。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，物質(zhì)和反物質(zhì)是對稱的，這意味著一些不對稱現(xiàn)象無法解釋宇宙中物質(zhì)持續(xù)存在性，以及反物質(zhì)的稀缺。該研究表明，這是物質(zhì)/反物質(zhì)不對稱性的另一個解釋，但它可能是什么，仍有待于揭曉。