【雷射器可以一起放鬆反氫】

明道

【雷射器可以一起放鬆反氫】

 

到反物質的心臟

一隊來自加拿大和美國研究人員提出了鐳射冷卻磁被困反氫原子溫度約 20 millikelvin 的一種方法。

團隊聲稱冷卻反氫將使它變得更穩定，所以更容易在實驗中研究。

尤其是，它可能導致更好的光譜法分析氫，以便它的屬性可以與那些氫相比較。

反氫是原子的綁定的狀態的正電子和 1995 年在 CERN 首先產生的反質子。

過去幾年，工作的阿爾法實驗在日內瓦實驗室的物理學家成為了第一個捕獲和存儲了大量的東西，共舉行了 309 反氫原子在 2011 年的 1000 秒。

在 2012 年初的隊伍然後表現出它是可以通過開展反氫譜的第一次試測量探頭反氫原子的內部結構。

通過改善這種測量，研究人員希望能確定什麼樣的結構差異，如果任何，反物質已比較與普通物質。

這一點，他們希望能最終解釋為什麼宇宙目前包含更多物質比反物質。

補漏白尺寸

大多數實驗如 ALPHA 創建由注射正電子和反質子等離子體進了磁性的陷阱，然後一段時間舉行和研究反物質的反物質。

但反氫原子具有相對較高的能量與陷阱的深度相比。

這導致扭曲的譜分析樣品的因為線擴大等的影響。

為了確保這些效果不會影響實驗，法蘭西斯 · Robicheaux 的 (也是阿爾法協作的成員），美國奧本大學和同事建議採用多普勒冷卻"以減少的能源被困反氫。

該方法使用鐳射燈，是在一個稍低的頻率比原子減慢原子中的過渡。

反氫冷卻，它更慢慢地移動，它停留在原子陷阱的中心附近。

如果原子移動速度較慢，由於項議案 — — 頻移多普勒頻移 — — 減少，說 Robicheaux，正如他解釋的提議的冷卻過程的好處。

駛往鐳射原子會 '看' 略向上移動的光和更容易吸收它比如果他們從鐳射方向行駛。

因此，鐳射傾向反對這項動議，導致原子減慢。

研究人員需要使用鐳射光的波長為 121 毫微米 （作為它是略低於中反氫的轉換），但創建是夠激烈的源是自己的一個挑戰。

這不是小事，使 121 的特定波長的光的必要量的鐳射光毫微米，Robicheaux 說。

其中的三個維度

陷阱的性質也帶來了挑戰。

Robicheaux 解釋大多數多普勒冷卻實驗使用從 3d，六個方向來的鐳射光線，以便在任何方向任何原子具有反對其議案的鐳射。

但阿爾法實驗裝置只允許鐳射光從一個方向 （因此冷卻將僅在 1 D)。

我們的計算是為了顯示是否阿爾法實驗將獲取 1 D 或 3D 冷卻。

整潔從我們的類比結果是原子議案已經夠複雜從一個方向直接冷卻仍然導致冷卻的 3D"說 Robicheaux。

根據團隊的冷卻可以進行使用 （通常被視為反物質冷卻選擇的鐳射） 的連續波萊曼-α 鐳射或脈衝的鐳射，只要強度是足夠高，鐳射線寬是足夠小。

通過一系列的電腦類比的隊伍表現出反氫原子可以被冷卻到大約 20 millikelvin，做有價值的努力。

目前，被困的反氫原子具有 500 millikelvin 的能量。

多年來，一些其他的實驗和研究團體建議類似的冷卻方法為反物質。

但新的建議是唯一一個使用一個鐳射和做冷卻所需的時間會很短 — — 短短的幾分鐘。

研究人員還說冷卻應該有捕集效率沒有負面影響。

是有充分理由相信冷卻會增加存留期的氫中的陷阱，但我們尚未做詳細的計算，以證明這一點，解釋了 Robicheaux。

光與磁補漏白

則山崎理研實驗室的日本，不是在工作中所涉及的感覺新的提案包含重要的結果和影響。

它表明了類比脈衝的鐳射可以冷卻到 20 millikelvin，現在是約十分之一的被困氫溫度反氫。

換句話說，壞影響是不可避免的磁陷印反氫可以減少 10 倍，因此通過的十倍，這是很大，可以提高光譜準確性的非均勻磁場從山崎說。

但他警告稱，光學陷印的反氫是必須進行非常準確的光譜研究，及如何冷卻適用于，仍有待觀察。

研究人員現在正在估計只是多少鐳射功率將需要成功地履行其建議的實驗。

這項研究發表在雜誌的物理 b： 原子、 分子和光學物理.

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Tushna 軍糧供應是記者physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/jan/21/lasers-could-chill-antihydrogen