AEgIS是欧洲核子研究中心反物质工厂生产和研究反氢原子的几个实验之一，目的是高精度测试反物质和物质是否以相同的方式落到地球。

在今天发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，AEgIS合作机构报告了一项实验壮举，该壮举不仅有助于实现这一目标，而且还为一系列全新的反物质研究铺平道路，包括生产伽马射线激光器的前景这将使研究人员能够观察原子核的内部，并具有物理学以外的应用。

为了制造反氢(绕反质子运行的正电子)，AEgIS将正电子束(绕正电子运行的电子)引导到反物质工厂中产生并减速的反质子云中。当反质子和正电子素在反质子云中相遇时，正电子素将其位置让给反质子，形成反氢。

以这种方式产生反氢意味着AEgIS还可以研究正电子素，正电子素本身就是一种反物质系统，全世界范围内的实验正在对其进行研究。

正电子的寿命非常短，在142十亿分之一秒内湮灭成伽马射线。然而，由于它只包含两个点状粒子，即电子及其反物质对应物，“它是一个完美的实验系统，”AEgIS发言人鲁杰罗·卡拉维塔(RuggeroCaravita)说，“前提是，除了其他实验挑战之外，正电子素样本可以足够冷却以进行高精度测量。”

这是AEgIS团队完成的壮举。通过将激光冷却技术应用于正电子素样品，该合作已经成功地将样品温度从380开尔文降低到170开尔文一半以上。在后续实验中，该团队的目标是突破10开尔文的障碍。

AEgIS的正电子激光冷却为反物质研究开辟了新的可能性。其中包括对这种奇异但简单的物质-反物质系统的特性和引力行为的高精度测量，这可以揭示新的物理学。它还可以产生正电子玻色-爱因斯坦凝聚体，其中所有成分都占据相同的量子态。

这种凝聚体已被提议作为通过其成分的物质-反物质湮灭产生相干伽马射线光的候选者，这种光由单色波组成，它们之间具有恒定的相位差。

卡拉维塔说：“反物质的玻色-爱因斯坦凝聚体对于基础研究和应用研究来说都是一个令人难以置信的工具，特别是如果它能够产生相干伽马射线光，研究人员可以用它来观察原子核。”

激光冷却大约三年前首次应用于反物质原子，其工作原理是在光子吸收和发射的多个周期中用激光光子一点一点地减慢原子的速度。这通常是使用窄带激光器来完成的，窄带激光器发射频率范围较小的光。相比之下，AEgIS团队在他们的研究中使用宽带激光器。

“宽带激光不仅冷却一小部分，而且冷却大部分正电子素样品，”卡拉维塔解释道。“更重要的是，我们在没有施加任何外部电场或磁场的情况下进行了实验，简化了实验设置并延长了正电子素的寿命。”

AEgIS合作与一个独立团队分享了其在正电子激光冷却方面的成就，该团队使用了不同的技术，并在AEgIS的同一天将其结果发布在arXiv预印本服务器上。