物理學家首次測量反物質落在重力下

就引力而言，物質及其電荷翻轉的“鏡子”孿生體，反物質，值得一個大大的、溫暖的擁抱。

國際反氫激光物理儀器（阿爾法）合作實現了對自由落體反物質的首次直接測量。

如果結果有任何不同，我們可能終于有了第一個可靠的線索，知道大約134億年前宇宙的一半去了哪里。

反物質是構成我們日常生活中物體的熟悉物質的量子陰影。

反轉電子的電荷（以及其他一些更微妙的特征），你會得到一個同樣微小但帶正電的粒子，稱為正電子。

用反夸克構建一個質子，你會得到一個稱為反質子的負等價物。

如果你把兩者放在一起？你得到一個原子反氫，正粒子繞負核運行。

宇宙創作不害羞反物質粒子，至少不超過它創造物質。但是將兩者結合在一起，它們對立的味道很快就會被抵消，只留下一個迅速膨脹的伽馬射線氣泡，表明它們曾經存在過。

這個宇宙簿記的直截了當的事實提出了一個謎團——為什么我們有一個充滿物質恒星、物質行星和物質星系的宇宙，如果等量的反物質出現在熊熊燃燒的熔爐中。大爆炸立即取消這一切？

雖然一些物理學家質疑反物質創造的前提和取消，其他人則挑戰了鏡像雙胞胎基本行為的假設。

例如，如果正電子被引力推開而不是被拉走，那么這兩種物質可能在宇宙創造的早期就被分開了。

這是一個很好的想法，即使它不是一個有理論支持的概念。

“如果反氫與氫有所不同，那將是一件革命性的事情，因為量子力學和引力中的物理定律都說行為應該是相同的，”加州大學伯克利分校等離子體物理學家和ALPHA合作成員Jonathan Wurtele說。

“然而，在做實驗之前，人們不知道。

進行這樣的實驗說起來容易做起來難。

我們一直在比較重力對不同種類物質的影響，即所謂的弱等效原理很久以前據稱伽利略投下了彈藥從比薩的塔頂。

投擲由反物質制成的質量是完全不同的游戲。

首先，雖然我們可以使用粒子對撞機合成它，但在整個歷史中，幾乎沒有產生過幾納克的反質子和正電子。

減慢反物質的速度、存儲它，以及輸送反粒子對于實驗是第二個問題。

然而，也許最大的障礙是重力本身與電磁學令人難以置信的力量相比令人難以置信的弱點。位于地球表面的單個質子的重力與每平方米僅0.000001伏特的電場相同。

磁場甚至更具災難性，要求實驗者跳出框框思考，設計出觀察反物質物體是否像物質構成的物體一樣落下的方法。

2022年，研究人員發現了間接證據，證明兩者對重力的反應方式相同。通過在18個月的時間里圍繞陷阱對兩種物質進行比賽，他們沒有發現引力對反物質產生不同影響的跡象。

為了使實驗更進一步，ALPHA設計了一個垂直真空室，具有可調節的磁場，并將反氫粒子“滴落”在其中心。

“從廣義上講，我們正在制造反物質，我們正在做比薩斜塔式的實驗，”Wurtele說。

通過以受控的方式改變磁場，研究人員可以抵消它們的影響，讓引力使更多的粒子偏向于向地球墜落而不是加速向天空。

這個實驗意味著我們可以拋開引力從大爆炸的灰燼中篩選出反物質的建議，至少目前是這樣。

然而，引力仍然有很小的可能性，即重力對物質雙胞胎之一的愛程度比對另一個的愛要多一點。如果是這樣，它也許可以解釋為什么我們繼承了整個宇宙。

這項研究發表于自然界.

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