在反物质探索上，欧洲走在中国前面

近日，欧洲核子研究组织（CERN）旗下的反氢激光物理机构（ALPHA），实现了基于激光的反氢原子操纵，这也是人类首次实现对反物质的操作。

该成果发表在《自然》（Nature）杂志上，并登上了杂志封面。

与物质相比，反物质最大的区别是带不同的电荷。质子带正电荷，电子带负电荷。而反质子带负电荷，反电子带正电荷。反质子和反电子组成的原子则是反原子。

本次实验中用的是仅由反质子和反电子构成的反氢原子，是最简单的反物质原子。

其基本原理是，通过特制的激光器，发射特定频率的激光。用光子来“撞击”反氢原子，反氢原子吸收了几十个光子之后，速度从每小时超过200英里，降低到每小时50公里以下。

多普勒效应冷却反氢原子

我们知道，温度与粒子的运动高度相关，粒子运动速度越高，运动越剧烈，其温度越高。所以，降低粒子的运动速度，等效于给粒子“降温”。当把粒子的“温度”降低到绝对零度时，他就完全静止了。当然，这是理想情况，实际只能无限接近绝对零度。

通过激光冷却原子，是物理研究的一个重要手段。可以说，现代物理就是建立在对普通原子的冷却和操作基础上的。

通过冷却反物质，降低反物质粒子的运动速度，可以帮助人们对反物质进行更精确的测量，了解其物理特性，比如精细结构、重力属性等。

冷却下来的反物质粒子，也更加好操作。在2020年2月，欧洲核子研究中心，通过将反质子减速器中释放的反质子与反电子结合，才创造出反氢原子。

仅仅时隔一年，欧洲的研究机构，已经可以在去年的基础上，进一步操纵反氢原子了，这个进步不可谓不快。

可以预见，欧洲核子研究机构目前取得的成就马上就会被打破，接下来可能会有一系列重要成果。

通过调整激光的功率和照射时间，可以将反氢原子的速度降得更低。目前将其速度降到每小时50公里，下次可能就是10公里、5公里、1公里。

速度越低，可操作性就越强。目前已经可以将反质子与反电子结合制造出反氢原子，下次就可以创造出更复杂的原子，甚至分子，然后一步步地创造出更多的反物质。

能够创造并操作反物质，对于人类来说意义重大，甚至可以说是提升人类文明等级的关键。

依据宇宙大爆炸理论，宇宙大爆炸初期，产生了等量的物质与反物质。但是，现在我们接触到的反物质却非常少。

可以说，人类对于反物质的了解还非常初级，甚至都没算开始。

物理学要往前发展，反物质是绕不开的一个关键节点。搞清楚了反物质，才有可能搞清楚我们这个宇宙。

而且，就能量利用来说，反物质是能量的终极宝库。

大体来看，人类的的能量利用可以分为三个阶段：化学能、核能、湮灭能。

化学能是在分子层级的能量利用，最典型的就是火。应该说，目前人类绝大部分时候都是在利用化学能。煤炭、石油、天然气这些化石燃料的利用，就是化学能。

核能是在原子级别的能量利用，是目前人类能够实现的最高水平能量利用。核能分为核裂变、核聚变两类，裂变已经实现了可控，大量的核电站就是建立在这个基础上。核聚变还没能实现可控，氢弹只是聚变能的一次性释放。太阳内部的能量来源就是核聚变，一旦实现了可控核聚变，人类文明必将往前更进一步。可控核聚变给人类社会带来的改变，将远远超过工业革命。

可控核聚变是人类遥远的梦，但并不是能量利用的最终形态，最终形态是正反物质的湮灭。只有正反物质的湮灭，才可以把全部的质量转化成能量。

掌握了湮灭能，人类才算进入了新纪元。

值得提出的是，欧洲在前沿物理方面已经走在国际前列，其中最知名的就是发现“上帝粒子”的LHC。

现代物理的发展，与伽利略、牛顿时代完全不同，除了各种理论模型，还需要大量的实验装置来进行验证。而这些实验装置，动辄投入几十亿。以LHC为例，该装置耗资超过100亿美元，40个国家的上万名科学家参与。

下一个探索前沿物理的装置，价格肯定也不便宜。

中国目前面临一个非常重要的抉择——要不要斥巨资投入基础物理研究。

我觉得中国还是要在基础物理上舍得花钱的。要成为地球扛把子，除了在硬实力上取得绝对优势，还需要在软实力上让别人心悦诚服。“王道”才能长久，“霸道”是不长久的。

中国在基础物理上取得突破，比如首先实现可控核聚变，制造出反物质分子，攻克癌症，登陆火星等等。在这些领域引领人类前进，拓展人类的发展边界，才能成为真正的带头大哥。