正反物质混合原子在超流体中出现反常现象

欧洲核研究组织（CERN）的低速反质子原子光谱和碰撞（ASACUSA）实验产生了一种正物质和反物质混合的氦原子，并发现这种原子在低温液氦环境中，对激光的反应与普通原子差异很大。

ASACUSA项目组发言人马斯基·霍利（Masaki Hori）说：“我们的研究说明，正反物质混合的氦原子在粒子物理以外还有很多用途。可以说，我们已经迈出了使用反质子研究凝聚态物质的第一步。”

按照物理学标准粒子模型的认知，任何物质都存在与之对应的反物质，除了所带电荷相反之外，其它属性完全相同。比如，质子带正电，反质子带负电，但是其它属性相同。

产生同时含有正反物质的混合原子是ASACUSA项目的核心任务之一。研究人员用CERN的反质子减速器（Antiproton Decelerator）向低温氦气发射反质子束。多数反质子一旦遇到周围的物质，立即就会互相抵消，也叫“湮灭”，但是一小部分进入氦原子与之结合，每个反质子替换掉原来绕着氦原子核运转的两个电子中的一个，从而产生这种正反物质混合的特殊原子。

研究人员通过测量混合原子对激光的反应研究它们的光谱，从而研究反物质粒子的质量。气体的密度和温度对反物质研究起到重要的作用。研究称，如果气体密度较高，产生的光谱范围太宽、甚至有些模糊，不利于研究人员探查反质子与电子质量之间的差异。

霍利说：“在此之前，液态物质内含有的反物质都无法用激光进行高分辨率的研究。”

而这次的实验看到了反常的现象：当研究人员把氦气的温度不断降低的时候，氦气成为液体，其密度比气体状态下大得多，却看到了反质子光谱宽度变窄的反常现象。

不仅如此，当研究人员继续降低温度，降到低于2.2开尔文，也就是非常接近绝对零度的时候，看到反质子的谱线更是突然大幅度地变窄。研究介绍说，这个温度点是液氦成为超流体的临界温度。超流体是液体一种奇特的状态，完全缺乏黏性，摩擦力为零。如果把超流体置于环形容器中，它可以无止尽地流动。

研究者之一安娜·索特（Anna Sótér）说：“这个现象出乎意料。液氦超流体内的混合氦原子对激光的光谱反应，与高密度气态氦内同样的混合原子的反应，以及流体或超流体内其它普通原子的反应差异都很大。”