最新的反物质实验确认了我们的宇宙没有反引力

原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀

欧洲核子研究中心的物理学家使用一个25厘米长的圆柱体，称为ALPHA-g，来观察反物质由于重力而向下落下。

欧洲欧洲核子研究中心周三宣布，科学家们首次观察到反物质粒子 - 我们周围可见物质的神秘双胞胎 - 由于重力的影响而向下坠落。

这个实验被誉为“巨大的里程碑”，尽管大多数物理学家都预料到了这个结果，而且爱因斯坦1915年的相对论已经预测到了这一结果。

它明确排除了引力向上排斥反物质的可能性——这一发现会颠覆我们对宇宙的基本理解。

大约138亿年前，大爆炸被认为产生了等量的物质——你所看到的一切都是由这些物质构成的——和反物质，它的对应物相等但相反。

然而，宇宙中几乎没有反物质，这引发了物理学最大的谜团之一：所有的反物质都发生了什么？

“宇宙的一半消失了，”欧洲核子研究中心在日内瓦的ALPHA合作成员杰弗里·汉斯特（Jeffrey Hangst）说，该合作组织进行了这项新实验。

“原则上，我们可以建立一个宇宙 - 我们所知道的一切 - 只有反物质，它将以完全相同的方式工作，”他告诉法新社。

物理学家认为，物质和反物质在大爆炸后确实相遇并几乎完全相互摧毁。

然而，物质现在占宇宙的近百分之五——其余的更是鲜为人知的暗物质和暗能量——而反物质则消失了。

牛顿的苹果飞起来了？

关于反物质的一个关键悬而未决的问题是，引力是否导致它以与正常物质相同的方式下落。

虽然大多数物理学家认为确实如此，但也有少数人推测并非如此。

阿尔伯特·爱因斯坦1915年的相对论已经预料到了这一发现。

一个掉落的苹果启发了艾萨克·牛顿关于引力的工作——但如果那个苹果是由反物质制成的，它会冲上天空吗？

如果引力确实排斥了反物质，这可能意味着像永动机这样的不可能性是可能的。

“那为什么不放下一些，看看会发生什么？”汉斯特说。

他将这个实验与伽利略著名的——尽管可能是杜撰的——16世纪的证明进行了比较，即从比萨斜塔掉落的两个不同质量的球会以相同的速度下落。

但这个实验 - 欧洲核子研究中心30年反物质工作的结果 - 比伽利略的“更多一点”，汉斯特说。

一个问题是，在外太空稀有、短暂的粒子之外，反物质几乎不存在。

然而，在1996年，欧洲核子研究中心的科学家制造了第一批反物质原子——反氢原子。

另一个挑战是，由于物质和反物质具有相反的电荷，当它们相遇的那一刻，它们会在科学家称之为湮灭的能量猛烈闪光中相互摧毁。

磁阱

为了研究重力对反物质的影响，ALPHA团队建造了一个25厘米长（10英寸）的瓶子，放在它的末端，顶部和底部都有磁铁。

去年年底，科学家们将大约100个非常冷的反氢原子放入这个称为ALPHA-g的“磁阱”中。

当他们降低两个磁铁的强度时，反氢粒子 - 以每秒100米的速度反弹 - 能够从瓶子的两端逃逸。

反氢原子在圆柱体中大部分向动的插图，显示了重力拉力的影响。

然后，科学家们简单地计算了瓶子两端湮灭了多少反物质。

大约80%的反氢从底部排出，这与氢原子在瓶子中时规则弹跳的行为相似。

这一发表在《自然》杂志上的结果表明，正如爱因斯坦1915年的相对论所预测的那样，引力导致反物质向下坠落。

在十几个实验中，欧洲核子研究中心的科学家们改变了磁铁的强度，以不同的速率观察了重力对反物质的影响。

虽然实验排除了引力使反氢向上移动的可能性，但汉斯特强调，这并不能证明反物质的行为方式与正常物质完全相同。

“这是我们的下一个任务，”他说。

在欧洲核子研究中心工作的物理学家Marco Gersabeck没有参与ALPHA研究，他说这是“一个巨大的里程碑”。

但他告诉法新社，这标志着更精确地测量重力对反物质影响的“只是一个时代的开始”。

其他更好地理解反物质的尝试包括使用欧洲核子研究中心的大型强子对撞机来研究称为美夸克的奇怪粒子。

国际空间站上有一个实验，试图捕捉宇宙射线中的反物质。

但就目前而言，究竟为什么宇宙充斥着物质却没有反物质“仍然是一个谜，”物理学家哈里克里夫说。

他补充说，由于两者都应该在早期宇宙中完全消灭对方，“我们存在的事实表明有一些我们不理解的东西”正在发生。

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原标题：《反物质没有反引力！最新的反物质实验确认了我们的宇宙没有反引力》

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