加拿大國家粒子加速器中心的Makoto Fujiwara團隊與合作者首次成功演示了反氫原子的激光冷卻，將樣品冷卻到了接近絕對零度。該研究產生了比以往任何時候都更冷的反物質，并使一種全新的實驗成為可能，有助于科學家在未來更多地了解反物質。相關研究成果2021年3月31日刊登于《自然》。

   反物質粒子與普通物質粒子的質量相同，但電荷相反。而且，反物質和尋常物質接觸時會湮滅，因此難以用常規方式創造并控制。反氫原子是由一個反質子和一個正電子組成的，正電子相當于電子的反物質。

   Makoto Fujiwara團隊與合作者，在瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究組織粒子物理實驗室進行了一項名為ALPHA-2的反氫捕獲實驗。他們在一個磁阱中創造了由約1000個反氫原子組成的“云”。

   該團隊開發了一種激光，它能以適當的波長發射被稱為光子的光粒子，從而降低正在直接朝向激光移動的反原子的速度，并且是一點點地放慢它們的“步伐”。研究人員介紹，這有點像向原子發射一個小球，這個小球非常小，所以在這次碰撞中減速也非常小，但重復了很多次，最終原子會減速。

   研究人員設法將反原子的速度降低到1/10以下。激光冷卻經常被用來測量常規原子的能量躍遷——電子運動到不同能級。而對于冷卻的反氫原子，該團隊獲得的測量精度幾乎是未冷卻的反原子的3倍。

   參與了該實驗的英國斯旺西大學教授Niels Madsen表示：“這是一項了不起的成就。我們現在可以用激光冷卻反氫，并進行非常精確的光譜測量，這一切都能在不到一天內完成。兩年前，僅光譜分析就需要10周。我們的目標是研究反氫的性質是否與普通氫的對稱性相匹配。無論差異有多小，都可以幫助解釋反物質的一些深層次問題。”■