歐洲核子研究中心27日宣布，科研人員觀測到了反氫原子在重力作用下自由下落。這是人類首次直接觀測到反物質(zhì)在地球引力作用下與普通物質(zhì)擁有同樣的表現(xiàn)，是反物質(zhì)研究的“里程碑”式發(fā)現(xiàn)，也再次印證了愛因斯坦在廣義相對論中的預(yù)測。

根據(jù)當(dāng)前主流物理學(xué)理論，宇宙誕生于距今約138億年前的大爆炸，大爆炸產(chǎn)生了等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。反物質(zhì)一旦和物質(zhì)接觸，就會發(fā)生“湮滅”，轉(zhuǎn)化為純能量。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論、現(xiàn)代引力理論，反物質(zhì)和物質(zhì)應(yīng)該以同樣的方式落到地球上。但宇宙中充滿了物質(zhì)，反物質(zhì)則極為罕見，因此科學(xué)家此前始終沒有條件直接觀測到反物質(zhì)在引力作用下的運動表現(xiàn)。

歐洲核子研究中心反物質(zhì)工廠的阿爾法團(tuán)隊此前將反質(zhì)子減速器釋放的反質(zhì)子與反電子結(jié)合，創(chuàng)建出了反氫原子。反氫原子為電中性，是反物質(zhì)的穩(wěn)定粒子，這些特性使其成為研究反物質(zhì)在引力作用下表現(xiàn)的理想系統(tǒng)。

在新研究中，團(tuán)隊將反氫原子“囚禁”在一個名為阿爾法-g的垂直真空磁阱中，并通過逐漸降低磁阱頂部和底部的電流調(diào)節(jié)磁場，讓這些反氫原子在20秒內(nèi)逃逸。計算機模擬結(jié)果顯示，對于物質(zhì)來說，這種操作將導(dǎo)致大約20%的原子通過磁阱頂部逃逸，80%的原子通過底部逃逸，這是由重力引起的差異。研究團(tuán)隊綜合了7次釋放反氫原子試驗的結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，反氫原子從磁阱頂部和底部逃逸的比例與計算機模擬結(jié)果一致。

這表明在當(dāng)前試驗精度范圍內(nèi)，反氫原子在引力作用下表現(xiàn)出向下墜落的運動趨勢，其重力加速度也和普通物質(zhì)一致。

阿爾法團(tuán)隊發(fā)言人杰弗里·杭斯特說，“這是反物質(zhì)研究的一個里程碑”，研究團(tuán)隊的下一個目標(biāo)是更精確地測量反氫原子下落的重力加速度。“我們花了30年時間來研究如何制造、捕獲和控制反氫原子……下一步，我們想確定反物質(zhì)和普通物質(zhì)是否真的以完全相同的方式下落。”