近日，歐洲核子研究組織（CERN）旗下的反氫激光物理機構(gòu)（ALPHA），實現(xiàn)了基于激光的反氫原子操縱，這也是人類首次實現(xiàn)對反物質(zhì)的操作。
該成果發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上，并登上了雜志封面。
與物質(zhì)相比，反物質(zhì)最大的區(qū)別是帶不同的電荷。質(zhì)子帶正電荷，電子帶負(fù)電荷。而反質(zhì)子帶負(fù)電荷，反電子帶正電荷。反質(zhì)子和反電子組成的原子則是反原子。
本次實驗中用的是僅由反質(zhì)子和反電子構(gòu)成的反氫原子，是最簡單的反物質(zhì)原子。
其基本原理是，通過特制的激光器，發(fā)射特定頻率的激光。用光子來“撞擊”反氫原子，反氫原子吸收了幾十個光子之后，速度從每小時超過200英里，降低到每小時50公里以下。
多普勒效應(yīng)冷卻反氫原子
我們知道，溫度與粒子的運動高度相關(guān)，粒子運動速度越高，運動越劇烈，其溫度越高。所以，降低粒子的運動速度，等效于給粒子“降溫”。當(dāng)把粒子的“溫度”降低到絕對零度時，他就完全靜止了。當(dāng)然，這是理想情況，實際只能無限接近絕對零度。
通過激光冷卻原子，是物理研究的一個重要手段?？梢哉f，現(xiàn)代物理就是建立在對普通原子的冷卻和操作基礎(chǔ)上的。
通過冷卻反物質(zhì)，降低反物質(zhì)粒子的運動速度，可以幫助人們對反物質(zhì)進(jìn)行更精確的測量，了解其物理特性，比如精細(xì)結(jié)構(gòu)、重力屬性等。
冷卻下來的反物質(zhì)粒子，也更加好操作。在2020年2月，歐洲核子研究中心，通過將反質(zhì)子減速器中釋放的反質(zhì)子與反電子結(jié)合，才創(chuàng)造出反氫原子。
僅僅時隔一年，歐洲的研究機構(gòu)，已經(jīng)可以在去年的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步操縱反氫原子了，這個進(jìn)步不可謂不快。
可以預(yù)見，歐洲核子研究機構(gòu)目前取得的成就馬上就會被打破，接下來可能會有一系列重要成果。
通過調(diào)整激光的功率和照射時間，可以將反氫原子的速度降得更低。目前將其速度降到每小時50公里，下次可能就是10公里、5公里、1公里。
速度越低，可操作性就越強。目前已經(jīng)可以將反質(zhì)子與反電子結(jié)合制造出反氫原子，下次就可以創(chuàng)造出更復(fù)雜的原子，甚至分子，然后一步步地創(chuàng)造出更多的反物質(zhì)。
能夠創(chuàng)造并操作反物質(zhì)，對于人類來說意義重大，甚至可以說是提升人類文明等級的關(guān)鍵。
依據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙大爆炸初期，產(chǎn)生了等量的物質(zhì)與反物質(zhì)。但是，現(xiàn)在我們接觸到的反物質(zhì)卻非常少。
可以說，人類對于反物質(zhì)的了解還非常初級，甚至都沒算開始。
物理學(xué)要往前發(fā)展，反物質(zhì)是繞不開的一個關(guān)鍵節(jié)點。搞清楚了反物質(zhì)，才有可能搞清楚我們這個宇宙。
而且，就能量利用來說，反物質(zhì)是能量的終極寶庫。
大體來看，人類的的能量利用可以分為三個階段：化學(xué)能、核能、湮滅能。
化學(xué)能是在分子層級的能量利用，最典型的就是火。應(yīng)該說，目前人類絕大部分時候都是在利用化學(xué)能。煤炭、石油、天然氣這些化石燃料的利用，就是化學(xué)能。
核能是在原子級別的能量利用，是目前人類能夠?qū)崿F(xiàn)的最高水平能量利用。核能分為核裂變、核聚變兩類，裂變已經(jīng)實現(xiàn)了可控，大量的核電站就是建立在這個基礎(chǔ)上。核聚變還沒能實現(xiàn)可控，氫彈只是聚變能的一次性釋放。太陽內(nèi)部的能量來源就是核聚變，一旦實現(xiàn)了可控核聚變，人類文明必將往前更進(jìn)一步?？煽睾司圩兘o人類社會帶來的改變，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工業(yè)革命。
可控核聚變是人類遙遠(yuǎn)的夢，但并不是能量利用的最終形態(tài)，最終形態(tài)是正反物質(zhì)的湮滅。只有正反物質(zhì)的湮滅，才可以把全部的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成能量。
掌握了湮滅能，人類才算進(jìn)入了新紀(jì)元。
值得提出的是，歐洲在前沿物理方面已經(jīng)走在國際前列，其中最知名的就是發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”的LHC。
現(xiàn)代物理的發(fā)展，與伽利略、牛頓時代完全不同，除了各種理論模型，還需要大量的實驗裝置來進(jìn)行驗證。而這些實驗裝置，動輒投入幾十億。以LHC為例，該裝置耗資超過100億美元，40個國家的上萬名科學(xué)家參與。
下一個探索前沿物理的裝置，價格肯定也不便宜。
中國目前面臨一個非常重要的抉擇——要不要斥巨資投入基礎(chǔ)物理研究。
我覺得中國還是要在基礎(chǔ)物理上舍得花錢的。要成為地球扛把子，除了在硬實力上取得絕對優(yōu)勢，還需要在軟實力上讓別人心悅誠服?！巴醯馈辈拍荛L久，“霸道”是不長久的。
中國在基礎(chǔ)物理上取得突破，比如首先實現(xiàn)可控核聚變，制造出反物質(zhì)分子，攻克癌癥，登陸火星等等。在這些領(lǐng)域引領(lǐng)人類前進(jìn)，拓展人類的發(fā)展邊界，才能成為真正的帶頭大哥。
