里程碑式发现!反物质在引力作用下坠落 爱因斯坦又对了

今日头条
Toutiao
最新回复:2023年9月29日 20点46分 PT
  返回列表
88573 阅读
35 评论
南方都市报

据最新一期《自然》杂志刊发的论文,瑞士欧洲核子研究中心(CERN)的科学家们声称,他们取得了一项“里程碑式”的发现,首次证明了反物质(反粒子)会在引力作用坠落,从而又一次证明爱因斯坦的广义相对论是正确的。据报道,这一发现令科学家们欣喜若狂,CERN实验发言人杰弗里·杭斯特(Jeffrey Hangst)教授表示,这是首次在实验中直接观察到反物质运动的引力效应,“这是一个里程碑”。

爱因斯坦在反物质被发现之前就提出,反物质对引力的反应将与物质相同。

反物质是物质的对立面,但反物质很难被探测到,因为它每次只存在片刻,然后就会在与正常物质接触时被摧毁,这个过程被称为“湮灭”(annihilation)。

反物质是普通物质的神秘孪生兄弟,具有相同的质量,但却带有相反的电荷。几乎所有亚原子粒子,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(又称正电子)则带正电。同样,质子带正电,反质子带负电。

大约138亿年前,宇宙大爆炸(Big Bang)被认为产生了等量的物质和反物质,然而宇宙中几乎没有反物质,这引发了物理学中最大的谜团之一:所有的反物质都去哪儿了?

杭斯特教授表示,原则上,我们可以只用反物质建造一个宇宙,它将以完全相同的方式运行。物理学家认为,在宇宙大爆炸之后,物质和反物质确实相遇了,并且几乎完全摧毁了对方。然而,物质现在只占宇宙的近5%,其余的是人们更不了解的暗物质和暗能量,而反物质却消失了。

有关反物质的一个关键性未决问题是,引力是否会导致反物质以与正常物质相同的方式坠落。

虽然大多数物理学家都认为反物质会像正常物质一样坠落,但也有少数物理学家提出了相反的推测。

国际反氢激光物理仪器(ALPHA)合作组织的研究人员在瑞士欧洲核子研究中心进行实验,反氢气被装在一个圆柱形真空室中,顶部和底部被磁场困住。

国际反氢激光物理仪器(ALPHA)合作组织的研究人员在瑞士欧洲核子研究中心进行实验,检测引力是否会导致反物质以与正常物质相同的方式坠落。

实验涉及氢的反物质对应物,氢是最轻的元素。

论文作者之一、美国加州大学伯克利分校的物理学家乔纳森·沃特尔(Jonathan Wurtele)表示,在地球上,自然产生的大多数反物质都是由宇宙射线(来自太空的高能粒子)产生的,宇宙射线与空气中的原子碰撞,产生了“反物质-物质”对。

这种新产生的反物质只能持续到它撞击到大气层下层的正常物质原子为止。

不过,反物质也可以在受控条件下合成,比如在ALPHA实验中就使用了欧洲核子研究中心制造的反氢。

反氢气被装在一个圆柱形真空室中,顶部和底部被磁场困住。

研究人员减弱磁场,让反物质自由活动,以观察一旦引力影响显现,反物质是否会掉落。

实验表明,引力会导致反物质以与正常物质相同的方式坠落。

反物质确实掉了下来,其行为就像氢在相同条件下一样。

论文作者之一,加州大学伯克利分校物理学家乔尔·法扬斯(Joel Fajans)表示,这一结果是理论和依赖于微妙现象的间接实验所预测的,但是从来没有研究小组做过直接实验,把反物质简单地扔到地上,看它会向哪个方向坠落。

爱因斯坦在1932年反物质被发现之前就提出了广义相对论,但他对所有物质都进行了“等价处理”,这意味着反物质对引力的反应将与物质相同。

可是,如果反物质违背了预期呢?

论文作者之一、英国曼彻斯特大学的物理学家威廉·贝特谢(William Bertsche)表示,实验证明了广义相对论及其等价原理的力量,这是一个“巨大的惊喜”。

科学家们仍然对可观测宇宙中反物质的稀缺性感到困惑,因为没有迹象表明星系是由反物质构成的。

但是,实验表明,反物质和物质具有引力吸引力,这就排除了反物质稀缺的一种可能解释,即在宇宙大爆炸期间,反物质被物质的引力排斥。

法扬斯说:“无论理论有多么优美,物理学都是一门实验科学。”

文/南都记者 陈林

沙发
1 楼
反物质碰到正物质就湮没了,为什么正物质不湮灭? [1评]
A
AMONIA
2 楼
爱因斯坦就是人类智力水平的bug.
d
daoshi5179
3 楼
正反物质相遇都会湮灭,然后转化为能量
b
butubukuai818
4 楼
这些人是用爱因斯坦的名声证明自己的“发现”是对的。
拒绝注册
5 楼
所以外星飞船也许应用了反物质?
c
congconggk
6 楼
一直不理解什么叫光速不变,不受参照物影响。 一般我们说速度都要有个参照物,就是相对于参照物的速度。 [2评]
i
icebin
7 楼
对的, 当你的参照物改变速度时, 以它为参照的光速也随着改变了速度。以保证光速c相对这个参照物不变。 [2评]
c
congconggk
8 楼
谢谢提示,我回去再琢磨琢磨。
l
lanjian45
9 楼
包子的大脑里面应该都是反物质吧。
l
lanjian45
10 楼
不管什么参照系, 光速都是不变的吧。 [1评]
l
lanjian45
11 楼
不需要去理解, 因为要理解就必须以自己的体验为基础, 而体验是在正常尺度,普通速度下感知的。所以你永远无法真正理解。需要的是承认能解释实验观察结果的理论, 即便它很玄幻。 [2评]
K
Ki11
12 楼
😂他的語法表達有問題 其實他想說參照物的速度
X
XXyourOO
13 楼
非常有意义的发现! 爱因斯坦的“广义相对论”认为,所谓的“万有引力场”,是时空弯曲造成的一种表现,只与时空的内禀结构有关,而与物质本身的性质无关。因此,无论是正物质还是反物质,只要是自由物体,也就是除了受引力作用以外没有其他外力的作用,在引力场中都遵循相同的运动规律,即沿着“测地线”,或者说“最短程线”运动。如果反物质在引力场中的运动方式与正物质不同,那就等于是发现了“广义相对论”的重大缺陷,物理学恐怕要进入到一个新的爆发期了。
K
Ki11
14 楼
你用文章的最後結尾回答會不會更有意思? 法扬斯说:“无论理论有多么优美,物理学都是一门实验科学。”
c
congconggk
15 楼
我就感觉脑子转不过这个弯。可能就像你说的,“必须以自己的体验为基础,而(我的)体验是在正常尺度,普通速度下感知的”。 贫穷限制了我的想像,速度也限制了我的想像?
铗归来
16 楼
简单地说,一个常用的比喻是想象一个大的弹性薄膜,当你在其上放置一个重物(比如一个球),薄膜会凹陷下去。如果你再放一个较小的球在薄膜上,并且足够接近那个大球,那么小球会“滚向”大球。但这不是因为大球直接对小球施加了一个推拉力,而是因为大球改变了薄膜的形状,使得小球的“自然”路径是向大球移动。这个比喻中的薄膜就类似于广义相对论中的弯曲的时空,而大球和小球的运动就反映了物体在弯曲时空中的运动。
q
qwertyuiop5656
17 楼
英雄创造世界,笨蛋创造大粪。
媚眼瞟瞟
18 楼
"首次证明了反物质(反粒子)会在引力作用坠落" 这些人试图把反粒子与反物质描述成同类的东西。 错了。 傻逼! 反粒子指的是各种粒子对应的异性粒子。 比如, 正电子是负电子的反粒子。 但是按照反物质的定义, 它们各自都有自己的反物质。 正电子有自己的反物质, 负电子也有自己的反物质。
不知是不知
19 楼
因为正物质比反物质数量多得多,正反物质共同湮灭了,但多出的正物质剩下来了。文中也有提到,也是一直困惑物理学家的未解之迷。 [1评]
媚眼瞟瞟
20 楼
困扰个鸟啊。 蠢驴而已。 整个宇宙物质总和等于零。 我们所处的太阳系, 正好是宇宙中的一股漩涡。 这个漩涡中心碰巧就是正物质。 漩涡之外还有反物质漩涡。 能量造成了这种分割。 正能量对应的是负能量。 宇宙的形成就是由于能量出现正负分离造成的。 [3评]
沙发
21 楼
如果物质biu的一下都没了,能量以什么方式存在?
T
Thrash
22 楼
16楼解释的最贴切!赞一个。
T
Thrash
23 楼
antimatter更像是matter with opposite charge, 在electromagnetic force里会有不同表现。在gravitional force field里还是正常表现。 能做出来就是好实验。
沙发
24 楼
不是说能量没有方向吗?负能量怎么体现 [1评]
不知是不知
25 楼
也许有你提到的情形: 分而处之而不是混而处之。我不是专门研究物理的。没有依据反驳或证实。也没有必要或时间去寻找这些依据。我更多是追寻实用性,活在当下。但还是可以推测几句。如果是分而处之,那么在分割之处,有正有反,总会产生湮灭吧。当湮灭后又可能不断补充,长期就会导致没有边界和分割,还是变成老子的混沌世界。且不说当初分而处之的源由。
不知是不知
26 楼
也许有你提到的情形: 分而处之而不是混而处之。我不是专门研究物理的。没有依据反驳或证实。也没有必要或时间去寻找这些依据。我更多是追寻实用性,活在当下。但还是可以推测几句。如果是分而处之,那么在分割之处,有正有反,总会产生湮灭吧。当湮灭后又可能不断补充,长期就会导致没有边界和分割,还是变成老子的混沌世界。且不说当初分而处之的源由。
媚眼瞟瞟
27 楼
: 也许这就是宇宙最神奇的地方。 正物质世界只有正能量。 反物质世界只有负能量。 各种维护自己的稳定性。
沙拉维
28 楼
真幸运我能生活在这个时代
d
daoshi5179
29 楼
: 能量有很多表现形式,比如热能,比如势能,我们这个宇宙正反物质并不是数量相等的,否者我们这个宇宙就不存在了。
只爱大屁股小妹
30 楼
爱因斯坦学过习思想估计是
g
gamma
31 楼
大约138亿年前,宇宙大爆炸(Big Bang)被认为产生了等量的物质和反物质,然而宇宙中几乎没有反物质,这引发了物理学中最大的谜团之一:所有的反物质都去哪儿了? 这都不懂? 正物质在我们这个宇宙世界, 反物质在另一个宇宙世界。 - spacetime -
l
lanjian45
32 楼
是的,星体对时空的扭曲,就好像保龄球放在席梦思上面一样。
文强
33 楼
lol
a
aqw
34 楼
“物理学都是一门实验科学。‘ 文中最后一句话不真。起弦理论就无法实验,但是成当今物理界主流。控制物理界达三十年。
n
neophoenix
35 楼
5%的世界在叫喊,另外5%去了哪儿,95%的世界在冷冷的旁观