根据理论预测，宇宙大爆炸产生了等量的物质和反物质。由于它们会相互湮灭，物理学家一直在试图弄清为什么宇宙只留下了相对较小数量的正常物质——演化出我们所知的星系、恒星、行星和最终生命——而反物质却消失了。
数十年来，欧洲核子研究组织（CERN）的研究人员一直在研究如何制造出最基本原子（氢）的反物质版本，并能俘获它足够长的时间来进行相关研究。
在最新发表于《自然》（Nature）杂志上的一篇论文中，CERN报道了反氢原子的实验结果。当用激光激发时，反氢原子与正常物质世界中的氢原子在相同的紫外线频率下产生完全相同的光。
给原子照射能量（CERN使用激光），然后观察它们吸收和发射怎样的光，每种原子都有其独特的光谱线，这就是光谱学的原理。这是在物理学、化学甚至天文学中常用的工具，用于确定实验室或甚至遥远星系中物质的原子组成。
来自CERN的反氢激光物理装置项目（ALPHA）、主导这项研究的Jeffrey Hangst教授表示，这是物理学家首次能够控制一个反氢原子足够长的时间来直接测量其行为，并将其与常规氢原子作对比。科学家想要知道正反物质是否遵循相同的物理定律，这一直是反物质研究的一个主要目标。
正反氢原子湮灭，以光的形式释放出能量
因为在氢是宇宙中最丰富的元素，这很容易与任何可能存在的反氢原子湮灭，所以在自然界中几乎找不到反氢原子。因此，科学家需要人工合成反氢原子。氢原子是由一个带负电的电子和一个带正电的质子组成，而反氢原子正好相反，它是由一个带正电的电子和一个带负电的质子组成。
在过去的20年中，ALPHA团队一直在研究如何生产足够多的反氢原子，并终于通过一种技术能每15分钟就制造出大约25,000个反氢原子，并捕获了其中的14个。
然后这些被捕获的反氢原子被激光照射以迫使它们的正电子从较低能级跃迁至较高能级。当正电子回到较低能级时，物理学家就可以测量出所释放的光量。研究小组发现，通过相同的测试，反氢原子发出的光与普通氢原子完全相同。
反氢激光物理装置
长久以来，物理学家认为反物质是正物质的镜像。而这个新的研究结果与粒子物理学的标准模型一致，它预测氢原子和反氢原子具有相同的发光特性，这也是爱因斯坦的狭义相对论所要求的。
物理学家表示，解释究竟为什么狭义相对论需要反物质与正物质呈镜像关系涉及很多数学，但简而言之，如果这种镜像关系不够精确，那么狭义相对论背后的基本想法就不完全正确。
此外，如果物质和反物质不互为镜像，即反物质不遵守与常规物质相同的物理定律，那现有的宇宙大爆炸模型将是有缺陷的。至少，目前来看还是没有问题的。
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