《自然》重磅：反物质对引力的响应

反物质是由反粒子组成的物质，反粒子与普通粒子有相同的质量，但有相反的电荷和其他量子数。例如，电子的反粒子是正电子，质子的反粒子是反质子。当普通粒子和反粒子相遇时，它们会相互湮灭，释放出大量的能量。

那么，反物质会受到引力的影响吗？这个问题在1928年狄拉克提出反物质的理论后就引起了人们的兴趣。根据广义相对论，引力不是一种力，而是由于时空的弯曲造成的。时空会被物质和能量弯曲，而弯曲的时空会影响物质和能量的运动。因此，引力应该对所有形式的能量都起作用，包括反物质。换句话说，引力也应该吸引反物质，而不是排斥它。但是，这个假设并没有得到实验上的验证。

在相对论中，有一个重要的原理叫做弱等效原理。它说的是，所有的物体在重力场中都以相同的加速度自由下落，不管它们的内部结构如何。这个原理可以用一个简单的实验来验证：如果你从比萨斜塔上同时扔下两个不同材料的球，它们会同时落到地面。这个实验最早是由伽利略在16世纪做过的（据说）。后来，人们用更精确的方法来测试等效原理，比如用摆钟、卫星、原子干涉仪等等。到目前为止，所有的实验结果都支持了等效原理。

但是，等效原理只在普通物质上被测试过，而没有在反物质上被测试过。反物质是不是也遵循等效原理呢？有些理论家认为，反物质应该和普通物质一样受到引力吸引。有些理论家则认为，如果反物质被引力排斥，那么可能会解释一些宇宙学上的谜团。

要想测试反物质受引力的影响，我们需要做一个类似于比萨斜塔的实验：让反物质自由下落，并观察它们下落的速度和方向。但是，这个实验并不容易做，因为反物质非常稀少和不稳定，在自然界中几乎找不到。我们只能在大型粒子加速器中人工制造一些反物质，并用复杂的装置来捕获和储存它们。而且，我们不能让反物质接触到任何普通物质，否则它们就会湮灭掉。