解开反物质之谜正电子激光冷却突破

这一重大进展发表在《物理评论快报》的一篇 论文 中，标志着探索宇宙基本对称性的关键时刻，并涉及 利物浦 QUASAR 小组的几名成员。

正电子是一种由电子及其反物质对应物正电子组成的独特原子，由于不存在强子核而脱颖而出，可以对量子态和跃迁进行极其精确的数值计算。

正电子素的瞬态性质，其成分通常在几百纳秒内相互湮灭，以及它们的高速度，传统上对试图通过实验研究其性质的科学家提出了巨大的挑战。

AEgIS 合作最近取得了突破，英国的贡献得到了工程和物理科学研究委员会 (EPSRC) 和科学技术设施委员会 (STFC) 的支持，通过采用宽带激光冷却克服了这些挑战。

这项技术涉及将动量从专门定制的激光转移到正电子素原子，从而可以沿激光方向冷却整个正电子素系综。这种方法不同于更具选择性的窄带多普勒冷却方法，代表了该领域的重大创新。

新当选的 AEgIS 物理协调员 、欧洲核子研究中心利物浦类星体小组成员本杰明·里纳克 (Benjamin Rienäcker) 博士表示： “这一成就的影响超出了激光冷却正电子素的技术成功。它为更准确的测量铺平了道路，这对于增进我们对反物质及其在宇宙中的作用的理解至关重要。我希望这一突破能够实现新的实验，为宇宙物质-反物质不平衡和宇宙的基本组成部分提供新的见解。”

正电子素激光冷却的成功显着增强了 AEgIS 实验在反氢形成方面的努力。它为量子电动力学的精密实验和正电子的等效原理测试开辟了全新的途径。此外，它还能够形成正电子束和探索玻色-爱因斯坦凝聚态，扩大了惯性测试和宏观量子物体研究的范围。

AEgIS 合作发言人鲁杰罗·卡拉维塔 (Ruggero Caravita) 博士等待这一结果已近整整十年： “当我于 2015 年在 AEgIS 目睹正电子素的首次原子激发时，我就知道我们可能是实现这一目标的人，超过 30 年了。”反物质物理学家多年的梦想。经过大家的努力，现在这个想法已经成为现实。”

利物浦大学 AEgIS 实验负责人 Carsten P Welsch 教授补充道：“通过探索正电子等奇异原子的性质和行为，我们在提高基础物理知识的同时，也打开了技术创新的大门。具有潜在更广泛的应用。这一出色的结果证明了 AEgIS 内部出色的团队合作和协作。”

利物浦物理学家多年来为反物质物理界做出了重要贡献：QUASAR Group 率先针对低能反质子束进行了大量探测器和传感器创新，利物浦发起并协调了耗资数百万欧元的反物质物理验证加速器(AVA ))研究网络——有史以来最大的低能反物质物理研究和培训网络。

AEgIS 的突破为未来令人兴奋的物理项目奠定了基础。

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