反氢的形成、捕获与动力学

反氢是最简单的纯反物质原子系统，有望直接检验物质-反物质等价性和 CPT 不变性，这是现代物理学中两个突出的未解问题。目前，反氢通过反质子和正电子等离子体的结合，在带电粒子阱中常规产生，但原子会逃逸并在极短的时间内湮灭。本工作的重点是在磁原子阱中产生冷反氢原子样本。这提出了一个极端的挑战，因为最先进的原子阱对于基态反氢原子而言，深度仅约为 0.5 K，远浅于等离子体中储存粒子的能量。本论文将概述 ALPHA 实验的主要部分，并综述其中重要的物理过程。将描述反氢产生技术，并呈现对空间湮灭分布的分析，以指示原子的温度和结合能分布。最后，我们描述了证明反氢原子受限所需的技术，将其应用于一次数据采集运行，并展示结果，从而明确识别被捕获的反氢原子。