欧洲核子研究中心 宙斯盾实验围绕两个强大的超导螺线管展开
信用:欧洲核子研究中心 这是一个物理学的基本定律，即使是最狂热的科学恐惧症患者也能定义它:物质在重力作用下下落
但是质量相同但电荷和自旋相反的反物质呢？根据爱因斯坦的广义相对论，引力应该同等对待物质和反物质
因此，在它们的自由落体率上发现哪怕是最微小的差异都会导致我们认识上的一场革命
虽然物质自由落体的测量精度约为100万亿分之一，但由于难以生产和容纳大量反物质，尚未对反物质进行直接测量
在最近发表在《自然通讯物理学》杂志上的一篇论文中，欧洲粒子物理研究所反质子减速器的宙斯盾合作报告了朝着这个目标的一个重要里程碑
利用2018年开发的新技术，该团队展示了反氢原子的脉冲产生，这使得反原子形成的时间能够以高精度被确定下来
欧洲核子研究中心的宙斯盾发言人迈克尔·多塞说:“这是第一次在时间尺度上建立反氢的脉冲形成，为通过激光或外场同时操纵形成的原子打开了大门，也为将同样的方法应用于其他反质子原子的脉冲形成打开了大门。”
“知道反氢形成的时刻是一个强有力的工具
" 欧洲核子研究中心是世界上唯一可以产生反氢并进行详细研究的地方
反氢是测试反物质的重力自由落体和其他基本性质的理想系统，因为它有很长的寿命并且是电中性的
第一次低能量反氢的产生，在2002年由ATHENA和ATRAP在公元合作报道，涉及反质子和正电子云的“三体”重组
从那以后，在生产、操纵和捕获越来越多的反氢元素方面，美国科学家协会的阿尔法合作取得了稳步的进展，使得反物质的光谱和其他性质能够被精确地确定
三体重组产生了一个几乎连续的反氢源，在这个反氢源中不可能标记反氢原子形成的时间，而宙斯盾采用了另一种“电荷交换”过程，通过精确的激光脉冲触发反氢原子的形成
这使得90%的原子产生的时间能够以大约100纳秒的不确定性来确定
在宙斯盾能够测量重力对反物质的影响之前，还需要几个进一步的步骤，包括脉冲光束的形成、更大量的反氢原子以及使反物质变冷的能力
“由于今年只有三个月的束流时间，还有许多新设备要调试，很可能2022年将是我们建立脉冲束形成的一年，这是我们进行重力测量的先决条件，”多塞解释说
在阿尔法合作于2013年进行了原理验证测量之后，阿尔法、宙斯盾和第三个名为GBAR的反原子实验都计划在未来几年测量1%水平的反原子自由落体
每一个都使用不同的技术，而且这三个最近都被连接到新的ELENA同步加速器上，这使得产生非常低能量的反质子成为可能
鉴于大部分反核质量来自将夸克结合在一起的强大力量，物理学家认为反物质不太可能经历与物质相反的引力
然而，对反原子自由落体的精确测量可以揭示微妙的差异，这将在我们目前的理解中打开一个重要的裂缝
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