歐洲核子研究中心（CERN）的研究人員首次嘗試了一種新方法,，來(lái)研究反物質(zhì)與反引力（antigravity）,，以期解開(kāi)宇宙的未解之謎。
圖注1：阿爾法實(shí)驗(yàn)的反物質(zhì)腔室,，利用磁場(chǎng)將反氫原子與普通物質(zhì)隔離開(kāi)來(lái),。 物質(zhì)粒子是普通物質(zhì)的“鏡像”，帶有相反的電性,。 在引力作用下反物質(zhì)會(huì)如何,？這還是一個(gè)謎。不過(guò),，它更有可能是“往上飄”而不是向下落,。據(jù)《自然·通訊》（Nature Communications）報(bào)道，科學(xué)家已經(jīng)向最終答案邁出了一大步,。 反物質(zhì)承載著物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一,。在宇宙剛形成時(shí)，應(yīng)該形成了與普通物質(zhì)等量的反物質(zhì),。 當(dāng)正反兩種物質(zhì)相遇時(shí),，他們將雙雙毀滅，并轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，這個(gè)過(guò)程稱為湮滅（annihilation）。但為什么在我們今天所看到的宇宙中正物質(zhì)占了絕大多數(shù),，而只有很少一部分是反物質(zhì),？ 這一問(wèn)題激起了許多探索正反物質(zhì)差異的研究。例如,，在歐洲核子研究中心的底夸克實(shí)驗(yàn)組（Cern's LHCb）等地進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)就一直在尋找能證明奇特粒子（exotic particles）[譯注: 奇特粒子是一些具有獨(dú)特性質(zhì)的理論假想粒子,，其中最著名的一種稱為速子（tachyon），理論假設(shè)它比光跑得更快]更傾向于衰變?yōu)檎镔|(zhì)的證據(jù)。最近,， 底夸克實(shí)驗(yàn)組報(bào)告了Bs介子衰變過(guò)程存在的細(xì)小差異,，但這還遠(yuǎn)不能解釋上述物質(zhì)之謎。 探秘反引力 正反物質(zhì)之間最顯著的差別很可能是它們與引力之間的相互作用——反物質(zhì)可能會(huì)被正物質(zhì)所排斥,，而不是被吸引,。但這一差別一直無(wú)法得到檢驗(yàn)，直到歐洲核子研究中心阿爾法實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn),。 這里的阿爾法（ALPHA）是反氫激光物理裝置（Antihydrogen Laser Physics Apparatus）的英文縮寫,，該設(shè)備的用途是制造和俘獲反物質(zhì)"原子"。正如氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子構(gòu)成,，反氫原子由質(zhì)子和電子的反粒子——反質(zhì)子和正電子構(gòu)成,。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵不只在于制造出反物質(zhì)，還在于如何在反物質(zhì)與正物質(zhì)相遇并湮滅之前,，維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便進(jìn)行研究,。這正是阿爾法實(shí)驗(yàn)小組在2010年所做的工作。到2011年,，他們宣布可以俘獲反氫原子達(dá)1000秒之久,。 
圖2注：反氫原子在1000秒后從束縛勢(shì)阱中被釋放的示意圖 現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)小組帶著反引力這個(gè)問(wèn)題,，重新回到了從434個(gè)反氫原子得到的數(shù)據(jù)上,。“在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,，我們釋放反氫原子,，并尋找它們的湮滅跡象?！睂?shí)驗(yàn)小組的發(fā)言人杰弗里·漢斯特（Jeffrey Hangst）告訴BBC記者說(shuō),，“我們找遍整個(gè)數(shù)據(jù)，想看看引力能否影響粒子湮滅的位置——也就是尋找那些在化為齏粉之前下落了一小段時(shí)間的原子,?！?br> 小組對(duì)反氫原子的運(yùn)動(dòng)方向——向上還是向下——進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并給出了反物質(zhì)原子受引力作用的第一組約束關(guān)系,。他們得到的最好的約束范圍是：反物質(zhì)原子對(duì)引力的敏感度小于正物質(zhì)的110倍,，強(qiáng)度小于正物質(zhì)的65倍，但引力對(duì)反物質(zhì)的作用方向相反：即反引力方向,。簡(jiǎn)而言之,，反物質(zhì)引力的問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決。 “這一結(jié)果雖然并沒(méi)有多大意思,，但這是人們第一次嘗試研究反物質(zhì)在引力作用下的表現(xiàn),?！睗h斯特教授說(shuō)道，“事實(shí)上,，我們有一臺(tái)可以處理這個(gè)問(wèn)題的儀器,，這才是真正讓我們興奮的，而且我們還知道該怎么把它弄得有趣起來(lái),?！?br> 阿爾法實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是研究反氫原子的能級(jí)，并找到它與物理學(xué)家們?cè)偾宄贿^(guò)的氫原子的不同之處,。漢斯特教授說(shuō),，反引力測(cè)量只是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)“有趣的插曲”罷了?！把芯糠次镔|(zhì)有許多種可選途徑,，而這條新途徑可謂大有前途?！?br> 轉(zhuǎn)載聲明：本文來(lái)自環(huán)球科學(xué) ,，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |
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