欧洲核子研究组织（CERN）实验揭示反物质不会下落 - 物理世界

反物质不会“下落”，而是以与正常物质大致相同的方式对地球引力做出反应。 这是物理学家研究这个问题的结论 α-g 欧洲核子研究中心的实验，他们首次直接观察到自由落体的反物质原子。

该实验有助于排除这样一种观点，即它们对重力的反应差异在某种程度上导致了可见宇宙中物质比反物质多得多的事实。 然而，测量结果仍然留下了一个诱人但可能性很小的可能性，即反物质和物质对重力的反应略有不同。

反物质于 1928 年首次被预测，四年后，第一个反物质粒子（反电子或正电子）在实验室中被观察到。 反物质粒子似乎与它们的物质对应物相同，但它们的电荷、宇称和时间却相反。 到目前为止，对反粒子的研究表明，它们与对应的反粒子具有相同的质量，并且它们对重力的反应也相同。

被驱逐出视线

这种相似性表明，大爆炸期间反物质的产生量应该与物质相同。 这与我们对可见宇宙的了解背道而驰，可见宇宙中的物质似乎比反物质多得多。 因此，物理学家正在寻找反物质与物质不同的微妙方式，因为发现这种差异可能有助于解释为什么物质比反物质占主导地位。

重力对反物质影响的间接测量表明，物质和反物质对重力的反应是相同的。 然而，处理反物质的困难意味着尚未对在地球引力作用下自由下落的反物质进行直接观察。

虽然反物质可以在实验室中制造，但它会在与实验装置中的物质接触时湮灭。 因此必须非常小心地积累足够的反物质来进行实验。 在过去的十年中，CERN 的 ALPHA 团队完善了高真空下反物质的磁捕获，以最大限度地减少湮灭。 现在，他们在一个名为 ALPHA-g 的高圆柱形真空室内创建了一个陷阱，使他们能够观察反物质是向下还是向上落下。

他们的实验涉及在腔室中填充反氢原子——每个反氢原子都包含一个反质子和一个正电子。 正电子是从放射源收集的，反质子是通过向固体目标发射质子而产生的。 两种类型的反粒子都被非常小心地减速，然后结合起来产生反氢。

逃离陷阱

ALPHA-g 实验从磁力捕获在圆柱体中心的反氢开始。 然后俘获场被调低，使反原子开始逃离陷阱。 这些逃逸者撞击房间的墙壁，湮灭在闪烁探测器内产生一道闪光。 研究小组观察到大约 80% 的湮灭发生在陷阱中心以下，这表明反原子一旦从陷阱中释放出来，就会在重力作用下下落。 通过重复实验十几次，证实了这一点。 ALPHA-g 发言人解释说，该团队并未观察到 100% 的反原子向下移动，因为粒子的热运动将其中一些粒子向上推，然后在再次回落之前就湮灭了。 杰弗里·汉斯特，来自丹麦奥胡斯大学。 杭斯特告诉 物理世界 实验一致的是反氢落下。

ALPHA 参与反物质研究

然而，ALPHA-g 发现反原子因地球引力而经历的加速度约为正常物质经历的加速度的 0.75 倍。 虽然这种测量的统计显着性较低，但它提供了诱人的希望，即物理学家可以很快发现物质和反物质之间的差异，这可能指向标准模型之外的新物理学。

格雷厄姆·肖尔 英国斯旺西大学的教授告诉我们 物理世界 ALPHA-g 结果不应被解释为反物质在地球引力场中的反应与物质不同的证据。

“任何[差异]的测量都将是非常出乎意料的，并且可能表明一种新型的引力强度，也许是引力光子，但很难看出它是如何在物质的精确引力实验中隐藏起来的，”肖尔解释道，他没有参与 ALPHA-g 实验。

然而，我们将不得不等待更多的实验数据，因为 ALPHA-g 已经被拆除，并且光谱学实验已经在 CERN 进行。 Hangst 和他的同事目前正在修复 ALPHA-g 磁铁中的一个已知设计缺陷，并研究如何激光冷却反氢原子以提高实验性能。

该研究描述于 自然.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/antimatter-does-not-fall-up-cern-experiment-reveals/