简介

特性

反应

制造

应用

简介

反氢（Antihydrogen）是对应元素氢的反物质，每颗氢原子是由一颗正质子及负电子组成，而反氢则是由一颗反（负）质子及正电子组成，其化学符号多以“H”上加一横条表示。

特性

根据粒子物理学中的CPT定律，反氢的不少特性均与氢相同，包括质量、磁矩及在量子状态中的过渡频率（即把激光或微波光束射在反氢原子上，会发出与氢相同颜色的光）。由于反物质的质量不会呈负数，因此在万有引力方面，反氢也应与正氢相同。

反应

当反氢原子与正物质接触，它们会很快湮灭并化为伽马射线及高能量π介子，这些π介子又很快会衰变为μ子、中微子、正电子及负电子，并很快会消失。如果反氢原子处于真空环境，又不与正物质碰撞，它们理应永远存在，不会湮灭消失。

制造

自然界的环境不会出现反氢，因此需靠人们以粒子加速器来制造。1995年，欧洲核子研究委员会（CERN）成功在瑞士日内瓦的研究所中，以射击反质子来制造反氢原子，而这些反质子是在粒子加速器中的氙原子团中产生的。当一粒反质子接近氙原子核时，会产生正负电子各一粒，正电子给反质子抓获时，便会产生反氢原子。由于每粒反质子能变为反氢原子的机会率约为10的-19次方，因此以这个方法去大量生产反氢原子，成本定会极为昂贵。

应用

近年，ATRAP及ATHENA两个计划正于CERN共同进行研究，他们把从放射性金属钠中产生的正电子与困在Penning陷阱中的反质子融合为反氢原子，每秒钟可生产100颗，这个方法于2002年首度试验，至2004年共生产了数十万颗。

这些反氢原子由于温度极高，约为摄氏数千度，因此撞向实验器皿时湮灭的机会也极高。而下一个目标是要制造低温的反氢，并处于接近绝对零度的水平，使之可由磁场来密封。然后可以激光来准确量度其过渡频率，如果其结果与正氢不同，纵使其差距小，也能证明它们的特性不完全相同，并能帮助解释为何宇宙的物质以正物质为主，而非反物质。

既然人们可制造反氢，那反氘、反氚、反氦等反原子理应也可以造到，只是其难度更高，至今人们仅做到反氘的原子核，更重的反原子需要更高的速度来合成，这些研究需要多年时间去进行。