欧洲核子研究中心研究表明：反物质也会因重力向下掉落

参考消息网10月3日报道据法新社巴黎9月27日报道，欧洲核子研究中心27日宣布，科学家首次观察到反物质粒子(也就是我们周围这些可见物质的神秘孪生兄弟)由于重力的作用而向下掉落。

这项研究被誉为“重要里程碑”，尽管大多数物理学家预料到并且爱因斯坦1915年提出的相对论中早就预测到这一结果。

这一实验明确排除了重力向上排斥反物质的可能性。这一发现会颠覆我们对宇宙的基本理解。

据信，138亿年前发生的宇宙大爆炸产生了数量相等的物质(我们看到的一切东西由这些物质构成)和反物质(与物质等量但相反的存在)。

然而，宇宙中几乎没有反物质。这引发了物理学的一个最大谜团：所有的反物质都去哪儿了？

欧洲核子研究中心反氢激光物理仪器(ALPHA)合作项目成员杰弗里·杭斯特表示：“一半的宇宙不见了。”

他告诉法新社：“从原理上讲，我们可以建立一个完全由反物质组成的宇宙，而这个宇宙能按照同样的方式运行。”

物理学家认为，在宇宙大爆炸之后，物质和反物质相遇并几乎完全将彼此摧毁。

然而，物质现在占据了宇宙的近5%，其余的部分则是我们了解甚少的暗物质和暗能量，而反物质则消失了。

关于反物质最重要的一个未解之谜是，重力是否会使其与正常的物质一样下落。虽然大多数物理学家相信是这样，但也有少数人提出了不同的猜想。

一个掉落的苹果曾经启发牛顿对重力进行研究，但如果这个苹果是由反物质制成的，它会不会向天空飞去呢？

如果重力确实排斥反物质，那或许意味着一些不可能的事情比如永动机是可能的。

杭斯特说：“那为什么不抛出一些反物质并看看会发生什么呢？”

他将这个实验比作伽利略16世纪在比萨斜塔上进行的著名实验，即两个不同质量的球同时从塔上丢下来，最后会同时落地。

但杭斯特说，这个实验(欧洲核子研究中心从事长达30年的反物质研究工作的结果)比伽利略的实验“要复杂一些”。

其中的一个问题是，除了极为罕见且寿命短暂外，反物质在外太空中几乎不存在。

然而，上世纪90年代，欧洲核子研究中心的科学家们首次制造出了反物质原子——反氢原子。

另一个挑战是，因为物质和反物质带有相反的电荷，它们一旦相遇，就会以科学家称之为“湮灭”的能量剧烈爆发方式将彼此摧毁。

为研究重力对反物质的影响，反氢激光物理仪器团队构建了一个高25厘米的瓶子，其顶部和底部装有磁铁。

去年底，科学家们将约100个非常冷的反氢原子放入被称为ALPHA-g的“磁陷阱”中。

当他们降低两块磁铁的强度时，反氢粒子(以每秒100米的速度在瓶子内弹跳)便能够从瓶子的两端逃逸。

然后，科学家们简单计算了瓶子两端湮灭的反物质数量。

大约80%的反氢原子从底部逃逸，这个比例与瓶子里装有普通氢原子时发生的情况差不多。

这项结果发表在《自然》周刊上，表明重力使反物质向下掉落，正如爱因斯坦的相对论所预测的那样。

在十几次实验中，欧洲核子研究中心的科学家们改变了磁铁的强度，观察到重力对反物质的不同影响。

虽然这个实验排除了重力使反氢向上移动的可能性，但杭斯特强调，这并没有证明反物质的表现与普通物质完全相同。他说：“这是我们下一步的任务。”

在欧洲核子研究中心工作但未参与该研究的物理学家马科·盖尔绍拜克表示，这是“一个重要的里程碑”。

但他告诉法新社，这只能算是更精确测量重力对反物质影响的“新时代的开始”。

其他更深入了解反物质的尝试包括使用欧洲核子研究中心的大型强子对撞机研究被称为“美夸克”的奇怪粒子。

还有一个在国际空间站上进行的实验，试图在宇宙射线中捕获反物质。

但物理学家哈里·克利夫说，就目前而言，为什么宇宙充满了物质却没有反物质，这“仍然是一个谜”。

他说，由于二者在早期宇宙中应该完全相互湮灭，“人类存在的事实表明，有些我们不了解的事情”正在发生。（编译/涂颀）

反氢激光物理仪器团队的科学家在布置被称为ALPHA-g的“磁陷阱”(欧洲核子研究中心网站)