爱因斯坦，你又对了！ 研究表明反物质如何对重力做出反应

路透社9月27日消息，在《星际迷航（Star Trek）》的世界中，企业号星际飞船利用反物质的曲速引擎在太空中疾驰。

可以说，这样的技术仍然只存在于科幻小说的领域。

但科学家们正在朝着更好地理解反物质方向迈出重要的步伐。

研究人员周三表示，他们首次证明了反物质对重力的反应与物质相同，也就是会下落，正如人们所预料，这一实验再次支持了大物理学家爱因斯坦的广义相对论基础理论。

我们熟悉的所有东西，行星、星星、贵宾犬和棒棒糖，都是由普通物质构成的。

反物质是普通物质的神秘孪生兄弟，具有相同的质量但电荷相反。

几乎所有的亚原子粒子，比如电子和质子，都有一个反物质对应物。

电子带负电，而反电子（也叫正电子）带正电。同样，质子带正电，反质子带负电。

按照现有理论，宇宙起源于大爆炸，应该产生等量的物质和反物质。然而，这似乎并非如此。

地球上几乎没有反物质，而且物质和反物质是不兼容的。如果它们接触，就会爆炸，这一现象被称为湮灭（annihilation）。

这一实验是由位于瑞士的欧洲核子研究中心（CERN）的国际反氢激光物理装置（ALPHA）合作团队进行的，涉及到氢的反物质对应物，最轻的元素。

加利福尼亚大学伯克利分校的物理学家Jonathan Wurtele说，他是发表在《自然》杂志上的这项研究的合著者，“在地球上，大多数自然产生的反物质来自与空气中的原子相撞的来自太空的高能粒子，宇宙射线，从而产生反物质-物质对”。

这些新生成的反物质只会持续到它碰到低层大气中的一个正常物质原子为止。

然而，在受控条件下，比如在CERN进行的ALPHA实验中，可以合成反物质。

反氢被装在一个圆柱形的真空室内，并用上下的磁场困住。

研究人员减小了磁场，以释放反物质，观察它在受到重力影响后是否会下落，结果是，它的行为与在同样条件下的氢完全一样。

加州大学伯克利分校的物理学家和该研究的合著者Joel Fajans说，“这一结果是由理论预测的，并且依赖于微妙的现象进行了间接实验。但没有一个团队曾经进行过一个直接实验，在其中简单地释放反物质以观察它会往哪个方向下落”。

Jonathan Wurtele补充说，我们的实验排除了其他需要反物质在地球引力场中上升，‘反重力’，的理论。

虽然爱因斯坦在1932年反物质被发现之前就设计了他的广义相对论，一种全面解释重力的理论，他把所有物质都当作等价的，这意味着预计反物质将与物质一样对重力做出响应。

但如果反物质违背了预期呢？

英格兰曼彻斯特大学的物理学家和该研究的合著者William Bertsche说，这将是一个巨大的惊喜，因为它将与许多理论相悖。

他在CERN进行实验并担任ALPHA合作项目的副发言人。

William Bertsche补充说，我认为这证明了广义相对论及其等效原理的力量。

科学家们仍然对观测到的宇宙中反物质的稀缺感到困惑。例如，没有迹象表明存在由反物质构成的星系。

Jonathan Wurtele说，自然界中几乎完全没有反物质，这是物理学面临的巨大问题之一。

在证明反物质和物质受到引力吸引的过程中，该实验排除了反物质稀缺的一种可能解释，即在大爆炸期间反物质受到了引力的排斥。

Joel Fajans说，不管理论多么美丽，物理学是一门实验科学。