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实验表明,反物质同样遵循爱因斯坦的弱等效原理

科学探索万象经验2023-05-08

在欧洲核子研究中心有一台超级质子同步加速器,研究人员利用它产生高能粒子束射向金属来产生反质子。不过,产生的反质子具有极大的能量,其值大约为35亿电子伏特。为了捕获反质子,必须对其进行减速。在反质子减速机中,反质子会穿过薄的金属箔,能量会减少到525万电子伏特。而后,又会在超低能反质子设备中利用等离子体进行减速,最终能量只剩下不到9万电子伏特。

一般情况下,我们储存物质需要使用容器。但是,由于容器也是用正常物质组成的,在储存反质子的时候,如果不小心接触到容器的壁,那么它马上就会发生湮灭而消失。因此,科学家使用了所谓的潘宁阱,将反质子悬浮在真空室中,避免了碰撞的发生。

实验也是在潘宁阱中进行的。反质子在阱内沿着圆形路径移动,这种回旋振荡的频率用于计算反粒子的荷质比。然后使用带负电荷的氢离子重复该实验,发现它们的频率是一样的。因为实验是在地球上进行的,所以粒子受到地球引力的影响。科学家们认为,如果质子和反质子引力的相互作用不同,测量结果就会不同。

弱等效原理表明,物体在引力场中的行为与其内在属性无关,包括其质量。地球绕太阳的轨道是椭圆形的,这意味着潘宁阱所受的引力在一年中会发生轻微变化。这种变化会影响回旋频率,研究人员发现质子和反质子的频率以相同的方式发生变化。因此,弱等效原理同样适用于反物质。

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