反物质和物质的原子是完美的镜像，即使出现了奇怪的量子现象也是如此。
欧洲核子研究组织（CERN）ALPHA合作报告了对氢的反物质：反氢的某些量子效应的首次测量。众所周知，这些量子效应存在于物质中，对其进行研究可以揭示物质与反物质之间尚未发现的行为差异。今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中描述的结果表明，首次测量结果与“正常”氢的影响的理论预测相一致，并为这些和其他基本量更精确的测量铺平了道路。
ALPHA实验发言人杰弗里·汉斯特（Jeffrey Hangst）说：“发现这两种物质之间的任何差异都将动摇粒子物理学标准模型的基础，而这些新的测量方法探究了我们期待已久的反物质相互作用的各个方面，例如兰姆位移（Lamb shift）。”
以威利斯·兰姆（Willis Lamb）为名的兰姆位移（Lamb shift）是氢原子两个能级（2S1/2与2P1/2）间的微小能量差。
“我们名单上的下一个是使用最先进的激光冷却技术来冷却大量的反氢样品。这些技术将改变反物质研究，并实现前所未有的高精度物质与反物质比较。”
ALPHA小组通过将CERN的反质子减速器提供的反质子与反电子（通常称为“正电子”）结合来产生反氢原子。然后将它们限制在超高真空的磁阱中，以防止它们与物质接触并湮灭。然后将激光照到被捕获的反氢原子上以测量其光谱响应。这项技术有助于测量已知的量子效应，例如所谓的精细结构和兰姆位移，这与原子某些能级上的微小能级分裂相对应，并且在本研究中首次在反氢原子中进行了测量。该团队以前使用这种方法来测量反氢的其他量子效应，最新的方法是测量莱曼-α跃迁。
一个多世纪前，科学家在氢原子中测量了精细结构，为引入基本的自然常数奠定了基础，该常数描述了基本带电粒子之间电磁相互作用的强度。兰姆位移是在大约70年前在同一系统中发现的，是量子电动力学、物质和光如何相互作用的理论发展中的关键要素。
1947年，在著名的Shelter Island会议中报告了兰姆位移测量，帮助威利斯·兰姆（Willis Lamb）获得了1955年诺贝尔物理学奖，这是战后美国物理学界领导人第一个重要聚会。
威利斯·兰姆（Willis Lamb）
说明
精细结构和兰姆位移都是原子的某些能级（或谱线）上的小分裂，可以用光谱学研究。氢的第二能级的精细结构分裂是在没有磁场的情况下所谓2P3/2和2P1/2能级之间的分离。分裂是由原子电子速度与其固有（量子）旋转之间的相互作用引起的。“经典的”兰姆位移是在没有磁场的情况下在2S1/2和2P1/2之间的分裂。这是与虚拟光子在真空中突然出现和消失有关的量子涨落对电子的影响的结果。
在他们的新研究中，ALPHA团队通过在1特斯拉磁场存在的情况下诱导和研究反氢的最低能级与2P3/2和2P1/2能级之间的跃迁，确定了精细的结构分裂和兰姆位移。利用他们先前测量的跃迁频率，1S-2S跃迁的值，并假设某些量子相互作用对于反氢有效，研究人员从他们的结果中推断出精细结构分裂和兰姆位移的值。他们发现推断的值与“正常”氢中分裂的理论预测一致，在精细结构分裂的实验不确定性范围在2％以内，兰姆位移的实验不确定性范围在11％以内。
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