令人兴奋的实验揭示反物质在重力下落，就像物质一样

就引力而言，物质及其电荷翻转的“镜子”孪生体，反物质，值得一个大大的、温暖的拥抱。

国际反氢激光物理仪器（阿尔法）合作实现了对自由落体反物质的首次直接测量。

如果结果有任何不同，我们可能终于有了第一个可靠的线索，知道大约134亿年前宇宙的一半去了哪里。

反物质是构成我们日常生活中物体的熟悉物质的量子阴影。

反转电子的电荷（以及其他一些更微妙的特征），你会得到一个同样微小但带正电的粒子，称为正电子。

用反夸克构建一个质子，你会得到一个称为反质子的负等价物。

如果你把两者放在一起？你得到一个原子反氢，正粒子绕负核运行。

宇宙创作不害羞反物质粒子，至少不超过它创造物质。但是将两者结合在一起，它们对立的味道很快就会被抵消，只留下一个迅速膨胀的伽马射线气泡，表明它们曾经存在过。

这个宇宙簿记的直截了当的事实提出了一个谜团——为什么我们有一个充满物质恒星、物质行星和物质星系的宇宙，如果等量的反物质出现在熊熊燃烧的熔炉中。大爆炸立即取消这一切？

虽然一些物理学家质疑反物质创造的前提和取消，其他人则挑战了镜像双胞胎基本行为的假设。

例如，如果正电子被引力推开而不是被拉走，那么这两种物质可能在宇宙创造的早期就被分开了。

这是一个很好的想法，即使它不是一个有理论支持的概念。

“如果反氢与氢有所不同，那将是一件革命性的事情，因为量子力学和引力中的物理定律都说行为应该是相同的，”加州大学伯克利分校等离子体物理学家和ALPHA合作成员Jonathan Wurtele说。

“然而，在做实验之前，人们不知道。

进行这样的实验说起来容易做起来难。

我们一直在比较重力对不同种类物质的影响，即所谓的弱等效原理很久以前据称伽利略投下了弹药从比萨的塔顶。

投掷由反物质制成的质量是完全不同的游戏。

首先，虽然我们可以使用粒子对撞机合成它，但在整个历史中，几乎没有产生过几纳克的反质子和正电子。

减慢反物质的速度、存储它，以及输送反粒子对于实验是第二个问题。

然而，也许最大的障碍是重力本身与电磁学令人难以置信的力量相比令人难以置信的弱点。位于地球表面的单个质子的重力与每平方米仅0.000001伏特的电场相同。

磁场甚至更具灾难性，要求实验者跳出框框思考，设计出观察反物质物体是否像物质构成的物体一样落下的方法。

2022年，研究人员发现了间接证据，证明两者对重力的反应方式相同。通过在18个月的时间里围绕陷阱对两种物质进行比赛，他们没有发现引力对反物质产生不同影响的迹象。

为了使实验更进一步，ALPHA设计了一个垂直真空室，具有可调节的磁场，并将反氢粒子“滴落”在其中心。

“从广义上讲，我们正在制造反物质，我们正在做比萨斜塔式的实验，”Wurtele说。

通过以受控的方式改变磁场，研究人员可以抵消它们的影响，让引力使更多的粒子偏向于向地球坠落而不是加速向天空。

这个实验意味着我们可以抛开引力从大爆炸的灰烬中筛选出反物质的建议，至少目前是这样。

然而，引力仍然有很小的可能性，即重力对物质双胞胎之一的爱程度比对另一个的爱要多一点。如果是这样，它也许可以解释为什么我们继承了整个宇宙。

这项研究发表于自然界.

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