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欧洲核子研究中心反氢原子生产效率实现飞跃

2025-11-21 15:09     来源:欧洲核子研究中心     反氢原子 冷却技术 CERN 共振冷却 粒子物理

欧洲核子研究中心(CERN)的科学家在反氢原子生产领域取得重大进展,将生产数万个反氢原子从长期追求的目标变为一夜即可完成的常规任务。ALPHA实验团队展示的全新冷却技术,使他们在数小时内就能生成超15000个反氢原子,标志着反物质生产效率显著提升。

欧洲核子研究中心反氢原子生产效率实现飞跃

制造反氢需先捕获并冷却正电子和反质子云,再将其结合。多年来,研究团队持续优化这一过程。此次突破的关键在于创新正电子冷却方法,通过引入激光冷却的铍离子,利用“共振冷却”使正电子释放能量,将正电子云冷却至约-266°C。低温下,粒子更易与反质子结合,不到7小时便产生超15000个反氢原子,而此前实验需10周才能收集约16000个用于研究。

“这项新技术在研究测量系统不确定性方面具有变革意义。我们现在能一夜积累反氢,次日测量光谱线。”ALPHA副发言人兼正电子冷却项目负责人Nils Madsen说。在2023-2024年实验系列中,该方法已产生超两百万个反氢原子,成果远超预期。今年,ALPHA合作组将利用这前所未有的反物质供应量,开展ALPHA-g实验,研究引力对反物质的影响。ALPHA-g实验是基础物理学的关键检验,随着共振冷却技术进步,科学家能获取更大数据集并加快测量速度,有望以前所未有的精度探测反物质性质,加深对宇宙不对称性的理解。


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