名為「α 過程」的實驗終於取得成果，科學家將反物質減速至行車速度

幾年來，歐洲核子研究組織（CERN）的一直在研究一種方法，藉由精心調製的雷射光，巧妙地阻止反物質前進，這個稱為「α 過程」的實驗在近期終於取得了成果，科學家將反氫粒子從一級方程式賽車的速度（300km/hr），降至一輛普通汽車的行駛速度（50km/hr）。

在一個時間倒流的鏡像宇宙中，裡頭充滿了我們所熟悉的現實，除了所有物質都是「反」的，包含時間。雖然這只是一種想像，但就我們目前所知的是，反物質雖難以製造及發現，卻真實存在。

▲ 反氫粒子被束縛住的模擬畫面。（Source：sciencealert）

要留下這種物質極為困難，當它們碰到一般物質時，就會產生極大能量並灰飛湮滅。自然界的環境不會出現反氫，因此需依賴粒子加速器來製造。1995 年，歐洲核子研究組織（CERN）成功在瑞士日內瓦的研究所中，以射擊反質子來製造反氫原子，而這些反質子是在粒子加速器中的氙原子團中產生的，當一粒反質子接近氙原子核時，會產生正負電子各一粒，正電子被反質子抓獲時，便會產生反氫原子。由於每粒反質子能轉化為反氫原子的機會率約為 10^-19，因此以這個方法去大量生產反氫原子，成本定會極為昂貴。根據 NASA 在 1999 年的估計，製造一克的反氫原子，耗資將達到 96 兆美元。而即便你收集到了足夠多的反物質來做實驗，它們也在以極快的速度移動或轉動，對於一些研究來說，這不是一個大問題。但是，如果你想測量重力對微小粒子的拉力，它就應該盡可能地保持靜止。

我們已經藉由透過各種環境吸收能量的方法，成功使普通物質處於實際的靜止狀態，而減慢反物質的速度是更為困難的挑戰，為了讓反物質盡量減速，α 過程向反氫原子投擲光子來降低它們的速度，同時又必須保證不會無意中激起它們的能量反應。與一般氫原子相同，反氫原子也可以吸收並散射光子，藉此失去或獲得能量，只有當光的頻率正確時，這種效應才會發生。

研究人員對雷射光進行了恰到好處的調整，確保光子在遇到反氫原子時達到完美的頻率，在大約十幾次的碰撞後，反氫原子的速度僅剩下每小時 50 公里。有了這項新技術，我們可以解決長期存在的謎題，例如：反物質如何影響重力？反物質能幫助我們理解物理中的對稱性嗎？可以預期在一段時間內能夠看到這些實驗的結果，本篇研究論文發表在《自然》期刊上。