引力作用下反物質(zhì)是上升還是下落？

科技日報訊 （記者劉霞）“牛頓因蘋果從樹上墜落而產(chǎn)生有關(guān)萬有引力靈感”的傳奇故事至今為人津津樂道。那么，蘋果的反物質(zhì)——“反蘋果”究竟是上升還是下落？這個問題一直困擾著物理學(xué)家。不過，美國科學(xué)家正在研制的一套給反物質(zhì)稱重的設(shè)備或許能揭曉答案。

反物質(zhì)與物質(zhì)有些方面完全一樣，而有些方面則完全相反。例如，質(zhì)子與反質(zhì)子質(zhì)量相同，但所帶電荷完全相反。另外，當(dāng)粒子與其反粒子相遇時會相互湮滅，釋放出巨大能量，1克反物質(zhì)與1克物質(zhì)相互湮滅產(chǎn)生的能量約為第二次世界大戰(zhàn)中美國向日本廣島投放的原子彈所釋放能量的兩倍。

加州大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家霍爾格·穆勒4月1日（北京時間）接受趣味科學(xué)網(wǎng)站采訪時說：“我們并沒有真正理解反物質(zhì)。比如，基本物理學(xué)法則表明，宇宙中物質(zhì)和反物質(zhì)的數(shù)量應(yīng)該相等，但觀察結(jié)果卻顯示，物質(zhì)遠多于反物質(zhì)，我們至今也未找到一致認可的解釋?！?/p>

另外，引力也被籠罩著多層神秘面紗。例如，天文學(xué)家們在觀察星系如何旋轉(zhuǎn)時發(fā)現(xiàn)，讓星系緊密簇擁在一起的引力比他們認為的要大得多。穆勒說：“科學(xué)家們普遍認為這些引力來自暗物質(zhì)，但沒人知道其‘廬山真面目’?！?/p>

最重要的是，科學(xué)家們一直想知道，反物質(zhì)是否同普通物質(zhì)一樣，由于引力作用向下落。而解答這個問題的直接證據(jù)很難通過實驗收集到，因為反物質(zhì)很罕見，而且與普通物質(zhì)接觸時會湮滅。穆勒說：“此前還沒有人將反物質(zhì)和引力結(jié)合起來進行實驗，有些人獲得了間接證據(jù)，但最簡單的實驗——讓一簇反物質(zhì)下落，然后觀察會出現(xiàn)什么情況，還未曾有人做過。觀察反物質(zhì)和引力的相互作用或許是我們獲得新物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的美妙契機?！?/p>

穆勒團隊正在研制的是一款光脈沖原子干涉儀，其能測量任何粒子（原子、電子及其反粒子等）的行為。粒子被冷卻到絕對零度后，其行為與波類似。通過分析這些“物質(zhì)波”間的相互干涉情況，科學(xué)家能區(qū)分出每個粒子所受的引力。他們計劃將這款設(shè)備整合進歐洲核子研究中心（CERN）的阿爾法（ALPHA）實驗內(nèi)，后者旨在制造、捕獲和研究氫原子（最簡單的原子）的反物質(zhì)“反氫原子”。

因為用來進行實驗的反氫原子很少，所以最新系統(tǒng)必須能“回收”每個原子。磁場會捕獲這些原子，因此該設(shè)備能對每個原子的一舉一動進行多次測量。科學(xué)家們希望這套系統(tǒng)在測量反氫原子是上升還是下落時的精度最初能超過1%。

如果你左手夾一顆花生豆，右手夾一顆反物質(zhì)花生豆，慢慢把它們湊到一起……“嘣！”它倆消失了，你也被爆炸吞噬。反物質(zhì)之所以難得一見，是因為它一遇上正物質(zhì)就同歸于盡，釋放出能量。所以即使制造出反物質(zhì)原子，也無法用容器裝它，也不能用砝碼去稱。只能通過電磁場的變化來研究。給反物質(zhì)稱重，主意很簡單，卻沒人做到過。鏡子里面的“反宇宙”是否遵循鏡子外面的宇宙規(guī)律？這讓人好奇得很。

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