[視頻]反物質也會反重力嗎?CERN希望通過實驗來檢驗

2021-01-09 百家號

基礎物理實驗告訴我們，無論是錘子還是羽毛，它們在真空裡的自由落體速度都是一樣。即便從地球跑到月球，阿波羅 15 號的太空人們也證實了這一點。不過歐洲核子研究中心（CERN）的科學家們，卻對重力與反物質的關係有所懷疑 —— 比如，它是否會表現出反重力的特性？為了找出問題的答案，他們決定做一個實驗。

CERN 內部搭建的 Alpha-g 實驗設備，旨在觀察重力如何與反物質作用。

物理理論指出，每種物質例子，都有一個相應的反物質粒子。除了具有相反的電荷，它們各方面都是相同的。這意味著，如果兩者發生接觸，就會在能量爆發中湮滅。

2010 年的時候，CERN 科學家們只實現了不到一秒鐘。但在接下來的一年，他們將時間延長到了更加實用的 16 分鐘。

有人預測，反物質粒子應該會遵循其所對應的正常物質相同的物理規則。但這個觀點仍需通過實驗來確定，畢竟任何的細微差異，都可能對物理學的標準模型產生撼動。

幾年前，CERN 研究團隊首次研究了反氫光譜。在發現它與氫有著相同的性質後，研究人員們大鬆了一口氣。

另一個基本問題是，面對重力影響時，反物質能否給出同樣的反應？一些人預測，反物質會表現出與正常物質相同的重力反應，但這種情況很可能只佔百萬分之一。

到目前為止，科學家們只在懸浮狀態下的電磁陷阱中對它進行研究，而沒有試著讓它『降落到任何普通容器的底部』（或反重力升到頂部）。

a new experiment to measure the effect of gravity on antimatter（via）

為此，CERN 制定了兩項新實驗。首先，科學家們會在反物質產生後，關閉固定它的電磁陷阱，然後觀察它在容器內湮滅的位置。

這項實驗簡稱 ALPHA-g，旨在測量反物質的重力性質。其基於現有的設備，允許科學家創建和捕獲反物質。

反物質從反質子減速器（AD）收集、並與正電子（或反電子）結合，以產生中性的抗原子。

這種中立性質很重要，因為攜帶的電荷，可能會讓結果產生誤差，掩蓋掉了重力對反物質的真實影響。

第二項實驗被稱作 GBAR：其從 ELENA 減速環獲得反質子，並將它們與來自小型直線加速器的正電子相結合。

它們一起產生了反氫離子，然後通過雷射撞擊來剝離正電子，使其脫氫至 10 微開爾文（成為中性），然後對得到的中性抗氫進行『自由落體』實驗。

遺憾的是，兩項實驗都必須爭分奪秒地進行。

幾周後，CERN 的加速器將關閉兩年，進行一項名為「HL-LHC」的強化升級。如果一切順利，研究人員有望及時得出至少一個實驗結果。

[編譯自：New Atlas , 來源：CERN]

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