冷卻放射性鐳分子：顛覆性突破，為解開宇宙反物質之謎鋪路

點解鐳咁有價值去研究物質-反物質問題？

鐳嘅原子核係梨形（八極形變） 嘅 。大部分原子核係球形或者稍微拉長（好似橙或者西瓜），但梨形原子核唔對稱。呢種形變極大咁放大咗對對稱性破壞效應嘅敏感度——比球形原子核敏感大約1,000倍——呢啲效應可能解釋到早期宇宙點解物質會壓倒反物質 。再加上分子層面比原子層面嘅敏感度增強（大約再1,000倍），令鐳分子成為咗超越標準模型物理嘅極強大探針 。

研究團隊點樣克服操作上嘅挑戰？

鐳具有高放射性、高反應性，而且可用量極少（最初只有大約1毫克嘅²²⁶Ra硝酸鹽，放射性強度約1毫居里） 。團隊研發咗一個多步驟方案：

• 新穎靶材生產： 佢哋將鐳鹽溶解，滴落微克級嘅份量落金箔上面，然後喺銅製反應室入面同固體試劑靶（例如氫氧化鈣用嚟製造RaOH）配對 。
• 低溫緩衝氣體中嘅激光燒蝕： 脈衝激光蒸發試劑，產生嘅自由基喺由氦緩衝氣體維持喺約4開爾文嘅反應室入面反應 。冷嘅緩衝氣體立即將分子熱化（冷卻）。
• 光驅動化學反應： 透過激光燒蝕驅動反應（例如Ra + H₂O → RaOH + H），然後用極低背景噪音嘅激光誘導熒光技術檢測分子 。
• 安全同封閉： 成個枱機裝置好緊湊（高度少過1米）並且密封，確保放射源被隔離，同時允許激光進出進行光譜分析 。

團隊形容呢個過程好似整糖果：靶板似棒棒糖棍，鐳鹽似糖，而冷緩衝氣體就係冷卻凝固最終產品嘅步驟 。

下一步實驗計劃

• 激光冷卻同光學捕陷： 測量到嘅分子光譜顯示RaOH同RaF嘅電子結構適合激光冷卻，令下一步生產超冷、捕陷樣本成為可能 。
• 量子精密測量： 用冷、被捕捉嘅鐳分子，研究人員將會進行高精度搜尋電偶極矩（EDM） 同核Schiff矩——呢啲係新粒子同新力嘅信號，可以解釋物質-反物質不對稱性 。
• 分子時鐘方案： 一個互補嘅方法係用含有重鐿（Yb）原子嘅「工程分子時鐘」，用嚟壓制去相干同噪聲，進一步提高敏感度 。
• 擴展到其他奇異原子核： 呢個方法設計成可以通用化，適用於其他稀有、八極形變嘅原子核（例如氡、鏷），為更廣泛嘅分子量子感測計劃打開大門 。