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機(jī)器之心發(fā)布 來源：ScienceAI 一個(gè)世紀(jì)前，實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)粒子的存在，拉開了物理學(xué)家們對反物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的序幕；40年前，普通原子的激光操縱和冷卻徹底改變了現(xiàn)代原子物理學(xué)，促成了數(shù)項(xiàng)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的實(shí)驗(yàn)。 今天，歐洲核子研究中心（CERN）ALPHA合作的一組物理學(xué)家宣布，他們可以運(yùn)用激光極大地減慢反物質(zhì)的速度，使其溫度接近絕對零度。這項(xiàng)突破性的成就產(chǎn)生了有史以來溫度最低的反物質(zhì)并實(shí)現(xiàn)了對它的操縱，未來可以幫助科學(xué)家們進(jìn)一步了解反物質(zhì)。 他們的研究成果于3月31日以「激光冷卻反氫原子」（Laser cooling of antihydrogen atoms）為題發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上，并登上了雜志封面。  在粒子物理學(xué)中，成功的量子力必然要考慮反物質(zhì)的存在。反物質(zhì)是正常物質(zhì)的對立狀態(tài)，當(dāng)二者結(jié)合時(shí)，就會(huì)發(fā)生殞滅。反物質(zhì)粒子質(zhì)量與正常物質(zhì)粒子相同，卻帶有相反的電荷。 反氫原子僅由反質(zhì)子（帶負(fù)電荷的質(zhì)子）和反電子（帶正電荷的電子）兩個(gè)反物質(zhì)粒子組成，是最簡單的穩(wěn)定的反物質(zhì)原子。因此，對反氫原子的測量是用來測試物質(zhì)與反物質(zhì)之間的對稱性的一種理想的方式，但是反粒子物質(zhì)很難控制，實(shí)驗(yàn)有著巨大的障礙。 研究人員研發(fā)了一種激光器，該激光器經(jīng)過仔細(xì)調(diào)諧，發(fā)出波長僅使反氫原子向內(nèi)移動(dòng)的光子，被捕獲的反氫原子通過吸收光子得以減速。由于多普勒效應(yīng)，激光束的光向較短的波長偏移，偏移后的波長正好與原子需要吸收的光子能量匹配，使原子從基態(tài)提升到激發(fā)態(tài)。然后，原子再通過沿隨機(jī)方向發(fā)射另一個(gè)光子而自發(fā)地返回基態(tài)，離開激光器。  圖示：多普勒效應(yīng)冷卻反氫原子。（來源：Nature） 冷卻效率仍有待提高 「被困住的反氫原子的運(yùn)動(dòng)速度與最高時(shí)速的蘭博基尼一樣快，每小時(shí)超過200英里?！乖谖樟藥资畟€(gè)光子之后，樣品中的一部分原子速度會(huì)減慢到每小時(shí)50公里以下。 速度的降低對應(yīng)于原子的冷卻，冷卻的反氫原子的測量精度幾乎是未冷卻的三倍，這將使研究人員能夠以比以前更高的精度對氫和反氫的原子躍遷進(jìn)行比較。 加拿大TRIUMF粒子加速器團(tuán)隊(duì)的粒子物理學(xué)家Makoto Fujiwara說：「在日常生活中，快速移動(dòng)的事物比慢速移動(dòng)的事物更難看到。同樣的事情在量子物理學(xué)中也會(huì)發(fā)生。你可以觀察的時(shí)間越久，測量就越精確?！?/div> 但是，他們的方法存在一定的局限性，很難產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的激光來有效地冷卻反氫原子，每個(gè)原子都需要大量時(shí)間吸收數(shù)十個(gè)光子才能冷卻到足夠低的溫度。 Fujiwara解釋道：「這有點(diǎn)像我們在原子上射出一個(gè)小球，并且球很小，所以在碰撞中減小的速度很小，但是我們重復(fù)了很多次，最終原子的運(yùn)動(dòng)速度得到了減慢?！?/div> 未來，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)中增加激光功率，或者使用連續(xù)的而不是脈沖的激光束，以加快冷卻過程。  圖示：Makoto Fujiwara與CERN的ALPHA實(shí)驗(yàn)裝置的合影。（來源：） 解開宇宙之謎 通過冷卻反物質(zhì)，研究人員將能夠執(zhí)行各種精密測試，以進(jìn)一步研究反物質(zhì)的特征，包括可能揭示宇宙基本對稱性的實(shí)驗(yàn)。這些測試可以提供有關(guān)宇宙為何主要由物質(zhì)而不是大爆炸模型所預(yù)測的等量的物質(zhì)、反物質(zhì)構(gòu)成的線索。 不列顛哥倫比亞大學(xué)（UBC）的研究人員Takamasa Momose指出：「通過這種技術(shù)，我們可以解決長期存在的謎團(tuán)，例如『反物質(zhì)如何對重力作出反應(yīng)？反物質(zhì)可以幫助我們理解物理學(xué)中的對稱性嗎？』這些答案可能從根本上改變我們對宇宙的理解。」 Fujiwara表示：「對于我們來說，這確實(shí)是一個(gè)令人興奮的里程碑，但是更令人興奮的是，這使我們能夠在不久的將來進(jìn)行以前無法想象的測量和實(shí)驗(yàn)?！惯@些可能性中的大多數(shù)與尋找物質(zhì)和反物質(zhì)行為的細(xì)微差別所必須進(jìn)行的極其精確的測量有關(guān)。 他們計(jì)劃進(jìn)行的一項(xiàng)旨在測量重力對反物質(zhì)影響的項(xiàng)目就需要冷卻的反氫原子。「我們要做的是給反氫原子一個(gè)光子，看它如何掉下來，是否與正常物質(zhì)完全相同。如果原子未冷卻，它們移動(dòng)得很快，那么當(dāng)你釋放時(shí)，就會(huì)四散到各處。我們就看不到重力起到什么作用。但是，如果你讓下落變得很慢，它們對重力的反應(yīng)就會(huì)更加明顯。」 Momose和Fujiwara對進(jìn)一步探索反物質(zhì)抱有一系列希望。他們認(rèn)為，用激光冷卻反氫原子將成為反物質(zhì)研究中的一種變革性工具，其最令人興奮的應(yīng)用可能尚未實(shí)現(xiàn)。至少，這將是未來使用反氫原子進(jìn)行精確測量的起點(diǎn)。 參考內(nèi)容： https:///news/2021-03-canadian-built-laser-chills-antimatter-absolute.html https:///physicists-laser-cool-antimatter-to-near-absolute-zero-1846590018/amp 建新·見智 —— 2021亞馬遜云科技 AI在線大會(huì) 4月22日 14:00 - 18:00 大會(huì)包括主題演講和六大分會(huì)場。內(nèi)容涵蓋亞馬遜機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)踐揭秘、人工智能賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)之道、AI 服務(wù)助力互聯(lián)網(wǎng)快速創(chuàng)新、開源開放與前沿趨勢、合作共贏的智能生態(tài)等諸多話題。 亞馬遜云科技技術(shù)專家以及各個(gè)行業(yè)合作伙伴將現(xiàn)身說法，講解 AI/ML 在實(shí)現(xiàn)組織高效運(yùn)行過程中的巨大作用。每個(gè)熱愛技術(shù)創(chuàng)新的 AI/ML 的愛好者及實(shí)踐者都不容錯(cuò)過。
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