[视频]反物质也会反重力吗?CERN希望通过实验来检验

2018年11月05日 16:24 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

基础物理实验告诉我们,无论是锤子还是羽毛,它们在真空里的自由落体速度都是一样。即便从地球跑到月球,阿波罗 15 号的宇航员们也证实了这一点。不过欧洲核子研究中心(CERN)的科学家们,却对重力与反物质的关系有所怀疑 —— 比如,它是否会表现出反重力的特性?为了找出问题的答案,他们决定做一个实验。

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CERN 内部搭建的 Alpha-g 实验设备,旨在观察重力如何与反物质作用。

物理理论指出,每种物质例子,都有一个相应的反物质粒子。除了具有相反的电荷,它们各方面都是相同的。这意味着,如果两者发生接触,就会在能量爆发中湮灭。

2010 年的时候,CERN 科学家们只实现了不到一秒钟。但在接下来的一年,他们将时间延长到了更加实用的 16 分钟。

有人预测,反物质粒子应该会遵循其所对应的正常物质相同的物理规则。但这个观点仍需通过实验来确定,毕竟任何的细微差异,都可能对物理学的标准模型产生撼动。

几年前,CERN 研究团队首次研究了反氢光谱。在发现它与氢有着相同的性质后,研究人员们大松了一口气。

另一个基本问题是,面对重力影响时,反物质能否给出同样的反应?一些人预测,反物质会表现出与正常物质相同的重力反应,但这种情况很可能只占百万分之一。

到目前为止,科学家们只在悬浮状态下的电磁陷阱中对它进行研究,而没有试着让它‘降落到任何普通容器的底部’(或反重力升到顶部)。

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

为此,CERN 制定了两项新实验。首先,科学家们会在反物质产生后,关闭固定它的电磁陷阱,然后观察它在容器内湮灭的位置。

这项实验简称 ALPHA-g,旨在测量反物质的重力性质。其基于现有的设备,允许科学家创建和捕获反物质。

反物质从反质子减速器(AD)收集、并与正电子(或反电子)结合,以产生中性的抗原子。

这种中立性质很重要,因为携带的电荷,可能会让结果产生误差,掩盖掉了重力对反物质的真实影响。

第二项实验被称作 GBAR:其从 ELENA 减速环获得反质子,并将它们与来自小型直线加速器的正电子相结合。

它们一起产生了反氢离子,然后通过激光撞击来剥离正电子,使其脱氢至 10 微开尔文(成为中性),然后对得到的中性抗氢进行‘自由落体’实验。

遗憾的是,两项实验都必须争分夺秒地进行。

几周后,CERN 的加速器将关闭两年,进行一项名为“HL-LHC”的强化升级。如果一切顺利,研究人员有望及时得出至少一个实验结果。

[编译自:New Atlas , 来源:CERN]

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