偏离“完美的对称”反物质的10个事实(下)

5，反物质是否像“牛顿的苹果”落地。反物质和物质粒子的质量相同，但有不同的特性，它们的电荷和自旋相反。粒子物理学的标准模型预言了物质和反物质引力的同等性，然而，人们还没有看到反物质的引力效应的发生，目前展开了一些诸如：AEGIS, ALPHA和GBAR的实验，但未能得出实验的结果。对反物质引力效应的观测十分不易，远不是像观察一个苹果从树上落下那么显而易见，实验所用的反物质被保持在一个容器的磁场中，温度被降低到几乎绝对零度的程度，以降低反物质粒子运动的速度。引力是最弱的基本力，物理学家在实验时使用了电中性的反物质粒子，以阻止强大的电磁力对带电反物质粒子的干扰，反物质引力在不受干扰的条件下显示出来。

6，反物质研究利用粒子加速器。人们可能听说过粒子加速器，但很少人知道粒子减速器，科研人员在欧洲原子能中心（CERN）建造了一台反质子减速器，这台庞大的机器被设计成一个储存环，以捕获反质子并降低反质子的速度，从中研究反质子的行为和特征。在大型强子对撞机一类的圆形粒子加速器中，每完成一次大旋转的粒子都会得到激发的能量，而反加速器的功能刚好相反，每次注入一定的能量时，粒子得到了反向作用的能量，从而降低了反物质粒子的速度。

7，中微子是自身反粒子的可能。物质粒子和反物质粒子伙伴携带了相反的电荷，它们的这种性质很容易得到辨别，中微子几乎是不带质量的粒子，它们几乎不与物质粒子发生相互作用，不带电荷的中微子可能是所谓的马约拉纳粒子，意大利物理学家马约拉纳为这种非典型的费米子命名，根据理论的假设，马约拉纳粒子是它们自身的反粒子。目前展开了一些实验项目，其中有马约拉纳指示者和EXO--200，通过被称之为无中微子的双贝塔衰变实验，科学家希望有机会发现这种粒子的行为。

有些放射性原子核在产生后随即发生了衰变，从中释放了两个电子和两个中微子，假如中微子是它们自身的反粒子，那么它们从双贝塔衰变过程产生之后就会相互湮灭，科学家仅能观察到释放的电子。对马约拉纳中微子的发现可以帮助科学家解开一个深奥的物理谜题：为什么出现了物质和反物质数量的非对称性现象，物理学家或者假设马约拉纳中微子更重，或者假设马约拉纳中微子更轻，似乎只有更轻的中微子一直存续到今天，而更重的中微子仅存在于宇宙大爆炸之后的片刻，更重的马约拉纳中微子可能发生了非对成性衰变，从而导致了物质数量的微小剩余，多出的极小比例物质最终组成了地球和人类在其中“大的不能再大”的宇宙。

8，反物质医学。正电子发射断层成像（PET）用正电子产生了高分辨率人体图像，正电子发出了放射性同位素，人们在香蕉中发现了这种同位素，它们被附着在诸如葡萄糖一类的化学物质之上，葡萄糖是人体自然使用的营养物质，它们被注入人体的血管，葡萄糖之类的物质在自然分解时将会释放正电子，当正电子和人体内的电子相遇时产生了湮灭反应，正负电子的湮灭反应产生了伽玛射线，而咖玛射线可用于医学造影。欧洲原子能中心（CERN）的科学家拟定了ACE 项目，主要研究反物质作为治疗癌症的候选材料的可行性，物理学家发现，可以使用粒子束来锁定肿瘤的位置，仅当安全地通过健康的人体组织时，粒子束才会释放它们的能量，使用反质子将会增加额外的能量，这项技术在鼠细胞的应用符合预期的结果，但科研人员没有进行相关人体细胞的实验。

9，反物质“潜伏”在太空。科学家正在设法解开反物质和物质的不对称问题，方法之一是寻找宇宙大爆炸遗留的反物质。阿尔法磁谱仪（AMS）是一种搜索反物质粒子的探测器，它被安装在国际空间站的顶端。AMS设置了能弯曲宇宙粒子路径的磁场，以此分离物质粒子和反物质粒子，当宇宙粒子进入探测器时，AMS自行评估和确认粒子的性质。宇宙射线在碰撞中可能产生了正电子和反质子，但形成一个反氦原子的可能性极低，这需要巨大的能量，甚至观测到单一的反氦原子核都意味着某种证据的发现，在宇宙某个地方存在着数量庞大的反物质。

10，反物质推进航天器。仅用少量反物质就能产生巨大的动力，在科幻小说描写的未来飞行器中，反物质成为了寻常的燃料。反物质火箭推进器的未来设想可能成为现实。如何获得足够的反物质，这是人们遇到的主要限制，现在还不可能开发大规模生产反物质的实用技术，在磁场容器中保存少量的反物质也是困难重重。反物质火箭推进器的使用只是目前的设想，然而，少数科研人员进行了反物质驱动和储存的模拟研究，他们探索反物质的积极性值得鼓励，有大学和研究机构为他们的超前性研究拨出了一些经费，不排除科研人员找到反物质制备和储存的有效方法，反物质火箭推进器驱动星际飞船的梦想万一实现了呢？

（编译：2016-5-17）

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