9 月 27 日,一个国际物理学家小组报告了一项关于一种难以捉摸的物质形式(称为反物质)的重大发现。反物质对引力的反应似乎与普通物质一样,验证了阿尔伯特·爱因斯坦一个多世纪前提出的理论。
这一结果标志着首次直接观察到自由落体 反物质,其中原子由反质子而不是质子和反电子(正电子)而不是 电子组成。反质子基本上是带负电的 质子 (质子在正常物质原子中带正电),正电子是带正电的电子(电子在正常物质 原子中带负电)。
这项新研究最终证明,原子反氢原子——由中心的一个反质子和围绕它运行的带正电的正电子组成——由于 重力 而被向下拉,而不是像你想象的那样,以一种“相反”的物质形式向上拉。 ”正常物质。
此外,在实验室首次创造出反氢近三十年后,今天的科学胜利再次证实了 爱因斯坦的广义相对论,该理论预测所有质量,无论其内部结构有何差异,都会以类似的方式对重力做出反应。
“如果你走进这个系的大厅并询问物理学家,他们都会说这个结果一点也不令人惊讶。这就是现实。”加州大学伯克利分校的物理学教授乔纳森·沃特勒(Jonathan Wurtele)最先提出了这一结果。这项实验是十多年前进行的,这项新研究的合著者在一份 声明中说。“但他们中的大多数人也会说必须进行实验,因为你永远无法确定。”
捕捉微小的事物
Wurtele 和他的团队在欧洲核研究中心(更广为人知的法语缩写 CERN)创造、捕获并研究了反氢粒子。这些粒子被困在本质上是一个磁瓶内,磁瓶的两端都含有可控磁场。为了见证重力对反氢粒子的影响,研究人员降低了 两端的磁场强度,让粒子逃逸。
当每个粒子游移到磁性瓶的顶部或底部时,它会瞬间发出闪光。研究人员随后对这些闪光进行了计数,发现与顶部相比,现在菠菜业
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198平台开户指定qq33287162,而且这个结果在重复十几次实验后仍然成立。根据这项新研究,这最终证明重力导致反氢分子向下落下。
“这给了我们一个强大的实验旋钮,基本上让我们相信实验确实有效,因为我们可以向自己证明我们可以以可预测的方式控制实验,”加州大学伯克利分校的物理学教授和同事乔尔·法詹斯(Joel Fajans)说。 -这项新研究的作者在 声明中说。
研究小组还发现反氢的引力加速度接近正常物质的引力加速度,为9.8米(32英尺)每秒平方。研究人员表示,这一结果预计也适用于其他反物质粒子。
“如果这不是真的,那将是双重令人惊讶的(首先,有东西掉下来,其次,与反氢存在差异),”法詹斯在一封电子邮件中告诉《Live Science》的姐妹网站 Space.com。
然而,尽管最新的发现排除了 反物质 被引力排斥的理论,但只有更精确的测量才能判断反物质与物质的引力是否存在差异。
尽管如此,通过首次直接观察到反氢的引力效应,研究人员标志着对反物质引力性质的详细和直接探索的开始,反物质在宇宙中仍然令人困惑地稀缺 。
如果物质和反物质的行为如此相似,那么宇宙中缺失的反物质在哪里?
这仍然是一个悬而未决的问题。
在大爆炸期间 ,宇宙被认为富含成对的物质和反物质粒子,后者被认为是物质的镜子,因为其粒子除了具有相反的电荷外具有相同的质量。如果物质和反物质粒子接触,它们会在剧烈的闪光中相互消灭,留下纯粹的能量,因此物质和反物质粒子总是成对地产生和毁灭。
从理论上讲,这意味着宇宙应该只有剩余能量,至少根据 粒子物理学的标准模型 ,该模型概述了我们目前对基本粒子在四种基本自然力下如何表现的最佳理解。但是,这种对称性在宇宙演化过程中的某个时候被打破 ,因此我们清楚地看到物质在可观测宇宙中占主导地位。这根本超出了标准模型所能解释的范围。因此,导致天平倾斜以致几乎没有反物质残留的过程仍然未知。
“不幸的是,由于我们的答案与广义相对论一致,198彩票平台开了几年,
198彩带玩团队如何登陆,它们并没有揭示反物质的稀缺性,”法詹斯在一封电子邮件中告诉 Space.com。Fajans 补充说,他预计当前实验的精度将来可以提高 100 倍。“这可能会带来一些新的东西,但当然我们还不知道情况是否如此。大多数人会说这不太可能,但仍然值得追求。”
该研究结果于周三(9 月 27 日)由 CERN 反氢激光物理装置 (ALPHA) 合作机构发表在《自然》杂志上。