しかし、科学者たちは反物質の瞬間上で重要な前進を果たしている。
CERN -g装置に落下する反水素原子のシミュレーション。 写真:米国国立科学財団
明確に従って、惑星や星からプードルやロリポップまで、私が目にするすべてのものは通常の物質でできています。一方、反物質は通常の物質と同じ質量を持ちながら、電荷が逆の、謎めいた双子のような存在です。
電子や陽子など、ほぼすべての素粒子には反物質が存在します。電子は負の電荷を持ちますが、反電子(陽電子とも呼ばれます)は正の電荷を持ちます。同様に、陽子は正の電荷を持ちます、反陽子は負の電荷を持ちます。
その理論によれば、宇宙の始まりとなったビッグバンによって、物質と反物質が同量生成されたはずです。しかし、反物質は非常に少なく、地球上にはほとんど存在しません。さらに、物質と反物質は当面相容れない性質を持っています。
CER N)にある反水素レーザー物理(ALPHA)共同研究グループの研究者によって実施された施設。実験には、最も軽い元素である水素の反物質が使用された。
「地球上で自然に発生する反物質のほとんどは、宇宙からの高エネルギ接触することで生成される」と、ネイチャー誌に掲載された研究論文の共著者であるカリフォルニア大学の物理学者ジョナサン・ワーテル氏は言及した。
この新たに生成された反物質は、下層大気中に通常の物質の原子に衝突するまでしか存在しません。しかし、ALPHA実験のように、制御された条件下では反物質を合成することは可能です。
反水素は円筒形の真空容器に封入され、磁場によって固定されていました。 研究者たちは磁場を弱めて反物質を解放し、重力から離脱するかどうかを観測しました。 反水素は、同じ条件下では水素と全く同じ挙動を示しました。
「この結果は理論と間接的な実験によって予測されていた…しかし、反問い合わせ研究グループはこれまでなかった」とカリフォルニア大学バークレー校の物理学者で研究の共著者であるジョエル・ファジャンズ氏は発言した。
アインシュタインが重力の含むような説明である一般相対性理論を考案した際、彼はすべての物質を等価なものとして扱いました。
「これは一般相対性理論とその等価性原理の威力を証明するものだと私は思う」と、CERNで実験を行った英国マンチェスター大学の物理学者で研究の共著者ウィリアム・バーチェ氏は語った。
この実験は、反物質と物質が重力によって引きつけられることを実証することで、これまで反物質がほとんど存在しなかった理由として考えられていた「ビッグバンの反対側に反物質が押出された」という説を否定した。
最後に、物理学者ファジャンスは、「理論がどれだけ優れていても、物理学は議論実験科学である」という発言に至りました。
ホアン・ハイ(CERN、UNSF、ロイター通信による)
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