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编译者:蒿巧利发布时间:2021-4-14点击量:8 来源栏目:基于原子的精密测量物理科技动态快报

光子(电磁场的量子激发)是无质量的,但带有动量。因此,光子在碰撞时可以在物体上施加力。40年前首次证明了通过施加这种力来减慢原子和离子的平移运动,即所谓的激光冷却。在随后的几十年中,它彻底改变了原子物理学,现在已成为许多领域的主力军,包括对量子简并气体、量子信息、原子钟和基础物理学测试的研究。但是,该技术尚未应用于反物质。在这里,我们演示了激光冷却的反氢原子,它是由一个反质子和一个正电子组成的反物质原子。通过用脉冲,窄线宽的Lyman-α激光辐射激发反氢中的1S–2P跃迁,我们多普勒冷却了磁捕获的反氢样品。尽管我们仅在一个维度上应用激光冷却,但捕集阱将反原子的纵向和横向运动耦合在一起,从而导致在所有三个维度上的冷却。我们观察到中值横向能量减少了一个数量级以上,其中大部分反原子获得了亚微电子伏特横向动能。我们还报告了在激光冷却的反氢原子样品中激光驱动的1S–2S跃迁的观察结果。观察到的光谱线比没有激光冷却时获得的光谱线窄大约四倍。激光冷却的演示及其直接应用对反物质研究具有深远的意义。更加局限、更密集和更冷的反氢样品将极大地改善正在进行的实验中反氢的光谱和引力研究。此外,通过激光控制反物质原子运动的能力将为未来的实验提供突破性机会,例如反原子喷泉、反原子干涉测量法和反物质分子的产生。

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