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反物质与物质一样受到引力的影响 

问题 受到万有引力的吸引。爱因斯坦的广义相对论预言反物质也会以同样的方式落到地球上。然而,迄今为止还没有直接的实验证据表明这一点。 CERN 的 ALPHA 实验是第一个观察到效果的直接实验 重力 关于反物质的运动。研究结果排除了令人厌恶的“反重力”,并认为 重力 影响 问题 和反物质以类似的方式。据观察,反氢原子(正电子) 轨道 反质子)以与氢原子相同的方式落到地球上。  

反物质由反粒子组成(正电子、反质子和反中子是电子、质子和中子的反粒子)。 问题 和反物质在接触时会完全湮灭,留下能量。  

问题 和反物质在早期是等量产生的 宇宙 由大爆炸。然而,我们现在在自然界中没有发现反物质(物质反物质不对称)。 物质占主导地位。 因此,对反物质的性质和行为的理解是不完整的。 关于引力对反物质运动的影响,广义相对论曾预测反物质也会受到类似的影响,但没有直接的实验观察证实这一点。 有些人甚至认为,与物质(受引力作用)不同, 反物质 可能会受到令人排斥的“反重力”的影响,这一点已被欧洲核子研究中心 (CERN) 的 ALPHA 实验最近发表的发现所排除。  

第一步是在实验室中制造反原子并控制它们以避免它们遇到物质并湮灭。 这听起来似乎很容易,但做到这一点却花了三十多年的时间。 研究人员将反氢原子视为研究反物质引力行为的理想系统,因为反氢原子是电中性且稳定的反物质粒子。 研究小组将实验室中产生的带负电的反质子与来自钠 22 源的带正电的正电子结合起来,产生反氢原子,随后将其限制在磁阱中,以防止与物质原子湮灭。 关闭磁阱,让反氢原子在垂直装置 ALPHA-g 中以受控方式逃逸,并测量反氢原子与物质湮灭的垂直位置。 研究人员捕获了大约 100 个反氢原子。 他们通过减少顶部和底部磁铁的电流,在 20 秒内缓慢释放一组反原子。 他们发现存在于顶部和底部的反原子比例与模拟中原子的结果相对应。 还发现反氢原子的加速度与众所周知的加速度一致,这是由于 重力 物质和地球之间的关系表明反物质受到与物质相同的引力作用,而不是任何排斥性的“反重力”。  

这一发现是反物质引力行为研究的里程碑。  

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来源:   

  1. CERN 2023。新闻 – CERN 的 ALPHA 实验观察到重力对反物质的影响。 发布于 27 年 2023 月 XNUMX 日。可在 https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter 访问日期:27 年 2023 月 XNUMX 日。 
  1. Anderson, EK、Baker, CJ、Bertsche, W. 等人。 观察重力对反物质运动的影响。 自然 621, 716–722 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1 

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乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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