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公布工夫:18-10-30

反重力是实的吗?科学家大概行将给出谜底

(根据广义相对论的实际,由物资质量散布状态决意的时空曲率发生了引力。反物质质量取重力场中的物资质量显示是不是雷同,那需求实行证明。)

自然界中,每一个粒子皆遵照雷同的划定规矩,阅历一样的力,而且感觉着雷同的根基常量。而宇宙中的每个实体也皆遭到地球引力的影响,有些时刻用重力加速度去形貌,有些时刻用时空曲率去阐明。

光子和一般的、稳固的粒子,正在重力场中都邑像预期那样着落,地球会致使任何有质量的粒子以9.8m/s^2的加速度背地球偏向中央活动。然则,我们从未丈量过反物质的重力加速度。一项实行正试图肯定那件事变,那大概将成为一场科技反动的要害点。

反重力是实的吗?科学家大概行将给出谜底

(ALPHA实行中反氢原子的轨迹。我们如今能够让它们一次稳固20分钟,下一个逻辑步调是丈量它们正在重力场中的行动。)

关于质量有两种完整差别的思索体式格局。一种质量是惯性质量,当您对证量物体施加力时,它便会减速,那就是尽人皆知的牛顿第二定律F=ma形貌的内容。另一种质量是引力质量,这里的质量m泛起正在地球表面重力公式(w=mg)或牛顿引力定律公式F=GmM/r2中。关于一般物资,惯性质量和引力质量是相称的。

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(牛顿万有引力定律(L)和库仑静电学定律(R)具有险些雷同的情势。)

但是,关于反物质来讲,我们基础没法停止丈量。我们对反物质施加了非引力,看到它减速,它和一般物资的惯性质量完整一样。F=ma和E=mc2既适用于反物质也适用于一般物资。

然则,若是我们想知道反物质的引力行动,不克不及仅仅停止正在理论上的预期,必需停止实行丈量。荣幸的是,如今有一项实行恰是为了做到这一点而设想的:欧洲粒子物理研究所(CERN)的ALPHA实行。

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(ALPHA是丈量重力场中中性反物质行动的最接近的实行,ALPHA-g探测器能够资助我们发表谜底。)

反质子和正电子(反电子)可以或许被发明,被减速,而且迫使他们相互作用,构成中性反氢原子。应用电场和磁场的组合,我们能够限定这些反原子,使它们连结稳固,阔别致使它们消逝的物资。

我们胜利天让它们一次稳固了约莫20分钟,远远凌驾了不稳定的基本粒子存在的微秒工夫。我们用光子撞击它们时发明,它们取原子具有雷同的发射光谱和吸收光谱。主要的是,我们曾经肯定反物质的性子和尺度物理展望的完整一样。

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(加拿大国度粒子取核物理实验室TRIUMF制造的ALPHA-g探测器,是首个设想用来丈量重力对反物质影响的探测装备。当垂直定向时,它可以或许丈量反物质着落的方向和水平。)

固然,除重力。新的ALPHA-g探测器由加拿大国度粒子取核物理实验室TRIUMF制造,并于往年运至欧洲粒子物理研究所(CERN)。该探测器将把反物质重力加速度的限定进步到临界阈值。正在地球表面引力场存在的状况下,反物质加速度会到达到+9.8m/s^2(下线)、-9.8m/s^2(上线)、0m/s^2(完整无重力加速度)或其他某个值吗?

从实际和运用的角度来看,预期的+9.8m/s2之外的任何效果都将是革命性的。

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(若是有某种范例的物资具有背引力电荷,它就会被我们所晓得的物资和能量所排挤。)

每一个物资粒子对应的反物质具有一样的质量、引力场中一样的加速度、相反的电荷、相反的自旋、一样的磁性;应当以一样的体式格局联合在一起,构成原子、份子和更大的构造;正在这些差别的组织中,正电子改变的光谱应该是雷同的。

反物质的惯性质量、电荷,自旋和磁性曾经获得证明。反物质的联合和过渡性子正在阿尔法实行中已由其他探测器丈量,效果取粒子物理展望同等。

然则,若是重力加速度酿成负值而不是正值,天下就会被倒置过来。

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(野生重力的可能性是诱人的,但它是以背重力质量的存在为条件的。反物质能够是如许的质量,但我们借不晓得,那需求实行。)

便电导体来讲,自在电荷存在于外面而且能够挪动,当四周有别的电荷接近时,这些自在电荷能够经由过程正在导体外面活动去从新分派本身以作出回响反映。若是电导体里面有电荷,导体的内部将被屏障,不受内部电源的影响,也没有办法正在一个空间地区竖立一个匀称的引力场。

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(电容原理图,个中两个平行导电板的电荷相称和带电性相反,正在它们之间构成一个匀称的电场。这类构造关于重力去说是不可能的,除非有某种情势的背重力质量。)

然则若是存在背引力质量,所有这些都邑改动。若是反物质实际上是反引力的,那么重力便会以为那是由反质量或反能量组成的。凭据我们现在所明白的物理定律,像反质量或反能量如许的物资量是不存在的。我们能够设想它们,并议论它们的行动,然则当谈到重力时,我们希冀反物质有一般的质量和一般的能量。

但是,若是反质量确切存在,那么科幻作家们几代人设想的一系列巨大的技术进步将会成为能够。

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(用于离心机舱(CAM)的Virtual IronBird东西,是制造野生重力的一种要领,但需求大量的能量,而且只许可一种异常特定的觅心力。真正的野生重力需求一些背质量的器械。)

我们能够制作一个引力导体,珍爱本身不受引力的影响。我们能够正在太空中竖立一个引力电容,发明一个匀称的野生重力场。

我们以至能够发明出扭曲驱动,便像米格我·阿尔库比尔(Miguel Alcubierre)正在1994年发明的广义相对论的数学解决方案一样。

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(广义相对论的阿尔库比尔解决方案,使活动类似于扭曲驱动。这个解决方案需求背引力质量,那恰是反物质可以或许供应的器械。)

那是一种难以置信的可能性,险些所有实际物理学家皆以为这是极不可能的。然则,不管您的实际何等狂野或征服,您皆必需用绝对的实行数据去考证它。只要经由过程丈量宇宙并对其停止磨练,您才气正确天肯定自然界的规律是怎样运作的。

正在我们丈量反物质的重力加速度能够到达甚么值时,我们必需对自然界中的未知状况连结开放立场。关于反物质来讲,等效道理能够不建立。事实上,它能够是100%的反实。若是是如许,一个可能性的全新天下将被翻开。我们能够改动人类现在可以或许正在宇宙中发明的已知极限。几年后,我们将会经由过程最简朴的实行去相识这个谜底:将反原子置于重力场中,并视察其着落的偏向。[摘自网易科技]