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谜团三:重力对反物质有何影响?
我们认为,重力对所有物质的作用方式相同。但对反物质又如何?欧洲核子研究中心实施的AEGIS实验目的就是寻找到这个问题的答案。重力是一种相对微弱的力量,所以,AEGIS实验将利用不带电的粒子,以避免电磁力湮没重力效应。AEGIS实验首先创建高度不稳定的一对对电子和正电子,即电子偶素(一个负电子和一个正电子组成的类原子系统),接着用激光器激活它们避免其过快湮灭。成群结队的反质子会将一对对电子偶素撕裂,“盗取”它们的正电子用以创建不带电的反氢原子。
这些水平穿过两组裂口的反原子脉冲会在探测器屏幕上产生精致的冲击图案和阴影。通过观测这个图案位置的变化,可以测算反物质承受重力的大小和方位。AEGIS项目发言人迈克尔·多塞(Michael Doser)表示,这是一个聪明的想法,但问题的症结在于细节。他说:“从没有人像这样制造受控制的电子偶素,从没有人在像这样的环境下,使用激光器生成激活电子偶素的状态,从没有人制造出像这样的反氢。”
如果研究人员最终获得成功,那么也值得他们付出这么大努力。倘若重力确实对反物质产生不同的影响,我们借此不仅可以了解到有关反物质的一些谜团,还能对现代物理学的基础理论有所了解。爱因斯坦广义相对论是当前被普遍接受的重力理论,该理论称重力对各类物质的作用相同。同样,标准模型预测,物质和反物质几乎在所有方面都是相同的。兰杜亚说:“如果发现事实与理论不相符合,那么我们就会发现极为重要的东西。”多塞则说:“我认为,研究结果不会与以往有什么不同之处,我赌一箱香槟。但我内心确实希望自己赌输了。”
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谜团四:我们能否制造反世界?
眼下,物理学家应对反氢问题上面临重重困难。反氢可能是结构最为简单的反原子。我们能否期待他们制造出反氦,接着经由反碳推理出有机反分子以及整个元素反周期表吗?问题是,每个反原子每次必须建立在一个亚原子的反粒子之上。例如,如果你希望制造反氘——像反氢一样,但增加了反中性子——首先必须生成反中性子。反中性子是不带电的,令其不可能以常规方式与电磁场相互作用,所以,你必须生成大量反中性子,并希望在你制造的大约百万个反中性子当中,碰巧有一个出现在合适的位置,最终生成反氘原子。