歐洲核子研究中心揭開反物質之謎：科學家證實其與普通物質受相同重力影響
反物質，這個科幻電影中經常出現的元素，正逐漸揭開它神秘的面紗。最近，歐洲核子研究中心的ALPHA合作組進行的一項革命性研究，通過研究反氫原子的下落，讓我們對反物質有了更深入的了解。這項研究確認了反物質在重力場中會下落，就像普通物質一樣受到重力吸引，而非上升。
研究的主要焦點是觀察反氫原子在磁性捕獲中的運動，並從中獲取反物質與重力相互作用的數據。實驗證明，反物質的重力加速度與地球上的普通物質相似，都是每秒9.8公尺。
這項研究成果不會讓大多數物理學家感到驚訝。愛因斯坦的廣義相對論早在1932年反物質被發現之前就已提出，並暗示反物質和普通物質對重力的反應應該是相同的。
研究中使用的ALPHA-g設計，由Wurtele和Fajans提出，它能夠將約100個反氫原子困在一個25厘米長的磁性瓶中。這些反原子即使在極低的溫度下仍保持高速度，碰撞強磁場數百次。ALPHA合作組一直在研究反氫原子以理解物質和反物質之間的基本對稱性。他們利用「下降」實驗來了解重力對反物質的影響。實驗中，反氫原子在垂直狀態下移動會由於重力而加速，而上升的則會減速。
研究員進一步降低鏡面磁場，讓反原子逃逸，並通過觀察他們的行為來驗證反物質是否與普通物質行為一致。結果證明，反物質的重力常數在誤差範圍內與普通物質相同，為0.75±0.29g。
此實驗證明，即使反原子的能量各不相同，由於釋放時都會受到平衡的影響，並且重力對所有反原子的影響都會增強。研究人員會慢慢降低鏡面磁場，使所有原子最終逃逸。如果反物質與普通物質行為一致，更多的反原子應該從底部逃出。
這項實驗是對廣義相對論的重要測試，目前，它通過了所有其他的測試。雖然這項研究的結果被視為理所當然，但它還是必須進行，因為科學永遠不能確定。物理是一門實驗科學，不能因為某種理論對一些事物的解釋是合理的就停止探索。研究人員和科學家們會持續進行更多的研究，以更精確地了解反物質在重力場中的行為。
本研究刊登在最新一期的《Nature》。
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com
參考論文:
1.Jeffrey Hangst, Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter, Nature (2023).Nature
2.Anna Soter, Free-falling antihydrogen reveals the effect of gravity on antimatter, Nature (2023). Nature
延伸閱讀：
