反物质原子有望解决“反重力”问题

据英国广播公司（BBC）近日报道，普通物质能吸引宇宙中所有其他物质，但普通物质的另一半反物质会向其施加“反重力”还是排斥力一直是个未解之谜。现在，美国科学家在《物理评论快报》期刊发表论文指出，他们已经准备好了稳定的电子和正电子（电子的反物质）对，希冀借此揭开“反重力”的谜团。物理学领域的每个粒子都有一个与之相对应的反粒子，两者的质量、寿命、自旋都相同，但反粒子的所有内部相加性量子数（如电荷、重子数、奇异数等）都与粒子大小相同、符号相反。如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。由反原子构成的物质就是反物质。现有物理学认为，宇宙诞生伊始曾经产生了等量的物质与反物质，但是，两者一旦接触便会相互湮灭抵消，发生爆炸并产生巨大能量。然而，出于某种原因，当今世界主要由物质构成。正反物质的不对称疑团，是物理学界所面临的一大挑战。让物质与反物质区别开来的一个特征是反物质的重力行为。大多数科学家认为，反物质被吸引到普通物质上。但也有一些科学家认为，反物质可能排斥物质。物质与反物质之间究竟是吸引力还是排斥力对于了解宇宙的起源具有重要的意义，它也有助于解释为什么宇宙现在膨胀的速度越来越快。现在，加州大学河滨分校的科学家们正在试图解决这一问题，并且离目标越来越近。他们已经制造出电子—正电子对，电子和正电子都位于对方稳定的轨道周围，这样，就得到了电子偶素。由于电子和正电子最终会湮灭产生光子，因此，电子偶素的半衰期很短。有鉴于此，他们想方设法让这些电子和正电子对不会相互湮灭，也不会通过朝其中注入能量制造出所谓的“里德堡态”。里德堡态指的是原子或分子的一种状态。在该状态下，原子或分子中的一个电子被激发到主量子数较高的轨道。像汽车测试轨道的车道一样，粒子如果到达更高的能量状态，就会移入其反粒子周围不同的轨道内，而且，这些移入新轨道的里德堡电子偶数原子会被持续加速到高能状态，持续时间为十亿分之三秒。该研究团队希望能扩展这一方法，准备一束人造原子，让持续时间高达千分之几秒，同时观察它们落下的方式，以此来研究物质和反物质之间的相互作用力。（来源：科技日报刘霞）