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[jackliao1990 (jack)]

http://technews.tw/2018/11/07/antimatter-alpha-g-cern-gbar-equivalence-principle-antihydrogen-atoms-gravity/

歐洲核子研究組織（CERN）即將展開 2 項新重力實驗，這次科學家想知道的是：反物質
在真空環境中是否與普通物質一樣，具有相同的重力加速度並且都往下掉落；又或者，反
物質會完全抵抗重力，往上飄去？

物理學告訴你這個事實：在真空環境中（沒有摩擦力）丟下質量不同的錘子和羽毛，它們
會在地球重力場中以同等速率落下，這種物體僅受重力作用所具有的加速度稱為重力加速
度，與物體質量無關，而放眼宇宙中所有物質、粒子，無論它是什麼屬性，在同重力場中
都會有相同的重力加速度或時空曲率。

但表現出與普通物質相反量子特性的反物質，是否遵循跟普通物質一樣的重力定律？這是
一個非常簡單、基本的問題，但我們還不知道答案。雖然理論預測反物質的重力加速度應
該和普通物質一樣都是 9.8 m/s2，但事實上，它也有出現往上飄的可能性（重力加速度
為負值）。

為了回答這個謎題，CERN 科學家即將展開 ALPHA-g 實驗與 GBAR 實驗，研究反物質在真
空環境中如何與重力相互作用。

ALPHA-g 探測器採垂直定位，高 2.3 公尺，外由巨大線圈包圍，形成一個含有反氫原子
的磁場，你可以想像這些原子被困在一個寶特瓶中。但這個寶特瓶又有點特殊，上下方各
有一個「瓶蓋」，在實驗過程中，研究團隊會精確操縱磁場同時打開「頂蓋」與「底蓋」
，接著觀測反氫原子在地球重力場中，是和普通物質一樣往下掉落，或是抵抗重力往上飄
。

GBAR 實驗則透過 ELENA（Extra Low ENergy Antiproton）設施得到反質子，接著與來自
小型直線加速器的正電子合成具有 1 個反質子和 2 個正電子的反氫離子，再用雷射剝離
其中一個正電子變成中性原子，最後和 ALPHA-g 實驗一樣測試原子的跌落。

只要科學家從這兩項實驗中看到一丁半點異樣，教科書就要完整重寫。不過，這兩項實驗
分秒必爭，因為 CERN 即將關閉兩年對大型強子對撞機（LHC）進行維護升級，科學家必
須在此前完成初步結果分析。

隨著科學家揭曉重力對反物質的影響，或許就能試著解釋，為什麼在現今可觀測的宇宙範
圍內，正、反物質的含量明顯不對稱。

如果未來人類對反物質技術的掌握已爐火純青，科學家也設想過反物質可以做為太空船的
燃料來源，因為物質與反物質一旦結合就會互相湮滅，百分百轉化為高能光子並釋放出巨
大能量，這股驅動力比當前任何技術都還要強上許多：幾十毫克反物質湮滅產生的推力，
等同於幾萬噸化學燃料燃燒產生的推力，45 天就能帶你上火星。

https://www.youtube.com/watch?v=0bgyi4skk9s

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推 skydark: 我希望是往上飄的  這樣又有機會可以寫一堆文章了
推 chtm: 反物質是負質量？
推 sputtering: 時間反演
→ wohtp: 話說回來，有哪個理論的反物質gravitational mass會多個負
→ wohtp: 號的嗎？
→ cmotpetb: mass是正的 但是耦和常數g可以多個負號 反正SM不含重力
→ cmotpetb: 所以重力怎麼耦合誰也不能定論
推 Vulpix: 可是這樣不就是負質量的意思嗎？(負號也可以換到質量上。)
→ wohtp: 所以GR或其他重力理論改成可以感覺到lepton number就是了？
→ wohtp: 回樓上，inertia mass正負都沒差
→ wohtp: SM 本身的物理量都只跟 m^2 有關
→ wohtp: ...這麼說好像不太精確，應該說inertial mass是|m|