反物质是什么颜色？《自然》发表迄今为止最精确的直接测量_风闻

当“大爆炸”形成宇宙时，物质和反物质的数量是相等的。但现在，宇宙几乎完全由物质组成。当物质和反物质相遇时，它们会湮灭，变成纯粹的能量。那么，为什么物质在“大爆炸”后的那些动荡时刻幸存了下来，而反物质现在却极为罕见？

二者之间的细微差别肯定是原因所在，同时也有助于解释，充满物质的宇宙是如何形成的。

2018年4月4日发表于《自然》杂志的一项新研究，提供了迄今为止对反物质最精确的直接测量。开展这项实验的欧洲核子研究中心（CERN）表示，该研究以“前所未有的颜色”展示了反物质的光谱结构。

到目前为止，反物质看起来就像我们所知的普通物质，但更精确的实验带来了更精确的对比，最终将揭示宇宙为什么更偏爱物质而不是反物质。

ALPHA项目的亨斯特在欧洲核子研究中心的反物质工厂里

CERN的反氢激光物理装置（ALPHA）项目团队把反氢作为实验对象，它是氢的反物质。（这支团队还在2010年首次捕获了冷反氢原子。）考虑到氢已经被研究得相当多了，因此对反物质研究而言，它是一个很好的切入点。

为了获得反氢，ALPHA团队利用反质子减速器来制造反质子，并将制造出来的反质子与正电子结合在一起。反氢很难处理，因为它会与物质发生湮灭反应。因此，下一步就涉及在磁陷阱中捕获反氢，然后朝它发射激光，进行测量。

2016年，ALPHA团队曾用同样的技术做了一项类似的实验，对反氢进行光谱测量。现在的不同之处在于精确度——CERN表示，目前这项实验的精确度提高了100倍。

这次，科学家可以测量反氢从最低能量态到第一激发态（1S到2S跃迁）的光谱形状，也就是颜色分布。结果显示，它看起来很像氢。

ALPHA项目团队

“对氢的这次测量得出了最精确的测量值。”参与ALPHA项目的多伦多约克大学物理学教授斯科特·梅纳瑞（Scott Menary）说，“精确到小数点后15位。”他还指出，能够将这个测量结果与反氢的测量结果进行比较，这是该领域梦寐以求的一件事。“不久前（关于反氢）的一篇论文给出了小数点后12位的测量值。”

梅纳瑞说，到目前为止，反氢和氢看起来是一样的，这“令人遗憾”，因为任何细微的差异都有可能启发新的想法和实验。尽管如此，研究工作正在迅速推进，更精确的结果也许触手可及。

ALPHA项目发言人杰弗里·亨斯特（Jeffrey Hangst）说，这一发现代表了一个已酝酿30年之久的“范式转变”。

ALPHA项目加拿大研究小组的藤原诚（Makoto Fujiwara）2016年时曾说，“物质和反物质是物理定律的基本要素，如果我们发现了任何重大差异，将不得不改写宇宙的历史。”