意大利研究人員成功地干擾了反物質
– 2019年5月21日的新聞 –
1923年，法國物理學家Louis de Broglie發表了一篇令人驚訝的文章。他提出了物質具有相關波的假設。在接下來的幾年裡，當研究人員成功干擾電子，質子乃至整個分子時，就證實了這一點。這證明物質可以具有波動的行為，如光。波粒二象性是當今量子力學的關鍵原則之一。差不多一個世紀之後，我們想知道反物質是否也受到這種波 – 細胞二元性的影響。
什麼是反物質？
反物質由與物質非常相似的粒子組成，但它具有相反的電荷。當一個粒子遇到它的反粒子時，它們會以猛烈的能量消耗自己。這使得反物質很難生產和觀察。它還在宇宙尺度上產生了許多問題。粒子物理學的標準模型顯示了物質和反物質之間的嚴格對稱性。換句話說，我們應該觀察與反物質一樣多的物質，但這不是我們觀察到的。宇宙由經典物質組成，這使我們的存在成為可能。但對於理論物理學家來說，這會產生許多問題。
研究了幾種假設來解釋這種反物質的缺失。也許宇宙在這兩種物質之間是全球平衡的，但在當地會存在不平衡。這意味著我們生活在經典物質的泡沫中，而反物質則位於其他地方。我們還可以想像物質的性質和反物質的性質之間存在非常小的不對稱性。這種不對稱性將解釋為什麼古典物質最終在宇宙中取得了勝利。
研究表明，反物質也有一種促進行為
為了探索這個假設，我們可以嘗試在實驗室中研究反物質。幾十年來，我們知道如何更好更好地製作和操作它，根據2019年5月3日發表的一篇文章，我們現在也知道如何干擾反物質。由於專門為本研究設計的干涉儀，意大利團隊成功地突出了正電子的波動特性，即與電子相關的反粒子。在這一方面，尊重對稱性。然而，研究人員制定的系統為更多有趣的測試開闢了道路。
反物質乾涉測量法可用於測量重力場中反粒子的加速度，這可以探索許多問題。反物質是否與物質一樣掉落？大量物質和相同質量的反物質的引力場是否相同？試圖回答這些問題將是非常困難的，因為引力相互作用在正電子的尺度上很小，但是測量中的一個小差異最終將使得有可能理解宇宙的反物質在哪裡。
圖片由美國宇航局馬歇爾太空飛行中心提供
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