美科学家正研制为反物质称重设备

《科技日报》(记者刘霞)“牛顿从树上掉下来的苹果引发万有引力”的传奇故事至今仍被津津乐道。那么，苹果的反物质——“反苹果”是上升还是下降？这个问题一直困扰着物理学家。然而，美国科学家正在开发的一种称反物质的装置可能会揭示答案。

反物质在某些方面与物质完全相同，但在某些方面却完全相反。例如，质子和反质子质量相同，但电荷完全相反。此外，当粒子和它们的反粒子相遇时，它们会相互湮灭，释放出巨大的能量。一克反物质和一克物质的湮灭所产生的能量大约是二战中美国在日本广岛投下原子弹所释放能量的两倍。

加州大学伯克利分校的物理学家霍尔格·穆勒在4月1日(北京时间)接受《趣味Science.com》采访时说:“我们并不真正了解反物质。例如，物理学的基本定律表明，宇宙中物质和反物质的数量应该相等，但观察结果表明，物质远不止反物质，我们尚未找到一致的解释。”

此外，重力笼罩在许多神秘的层面上。例如，天文学家在观察星系如何旋转时，发现使星系紧密聚集在一起的重力比他们想象的要大得多。穆勒说:“科学家普遍认为这些重力来自暗物质，但没有人知道它们是什么样子的。”

最重要的是，科学家一直想知道反物质是否像普通物质一样，因重力而下落。通过实验很难收集到回答这个问题的直接证据，因为反物质很少，当它与普通物质接触时会湮灭。穆勒说:“以前没有人进行过反物质和重力相结合的实验。有些人已经获得了间接证据，但是最简单的实验——让一堆反物质落下，然后观察将会发生什么——还没有完成。观察反物质和重力之间的相互作用可能是我们获得物理学新发现的绝佳机会。”

穆勒的团队正在开发一种光脉冲原子干涉仪，可以测量任何粒子(原子、电子、反粒子等)的行为。)。当粒子冷却到绝对零度后，它们的行为与波的行为相似。通过分析这些“物质波”之间的干扰，科学家可以区分每个粒子所受的重力。他们计划将该设备集成到欧洲粒子物理研究所的阿尔法实验中，该实验旨在制造、捕捉和研究氢原子(最简单的原子)的反物质“反氢原子”。

由于用于实验的反氢原子非常少，最新的系统必须能够“回收”每个原子。磁场捕获了这些原子，因此该设备可以多次测量每个原子的每一次运动。科学家希望该系统在测量反氢原子的上升或下降时，最初的精确度能超过1%。