不知各位有沒有聽說過「反物質」？「反物質」聽起來好像是科幻小說裏的情節，實則是存在於現實中的實際物質；對它們有一定的認識，也是我們了解世界的重要一步。令蘋果從樹上掉下來的萬有引力，不知會否對反物質有相同的作用？這次就和各位探討一下。
什麼是「反物質」？
早在1920年代，英國物理學家狄拉克（Paul Dirac）發布了一條描述基本粒子活動的方程式。
隨後人們發現，這條方程式也描述了一些另類粒子：這些另類粒子和我們熟知的粒子有相同的質量等等，但電荷完全相反。例如，電子質量小，帶負電荷；正電子（positron）跟電子幾乎完全一樣，不過卻帶正電荷。質子質量較大，帶正電荷；正好就有粒子和它質量一樣，不過卻帶負電荷。
這些另類粒子，就是我們說的「反物質」。有趣的是，當正常的粒子碰上了相對應的「反物質」，兩者就會一起轉化成光線一類的能量，恍若兩者互相把對方抵消了，因此才有「反物質」這樣的稱呼。及後科學家安德森（Carl Anderson）在1932年於實驗室中發現了正電子，印證了狄拉克方程式的預測。
反物質雖然在世界中不常見，但理論上來說其實也可以建構一個「反物質世界」：比如說正電子可以和質子的反粒子結合，從而組成「反氫原子」。
在我們熟知的世界中，萬有引力的效果四處可見，不禁讓人好奇，萬有引力對反物質的作用是否也是一樣？
這個研究的方向，也可能幫助我們了解萬有引力和基本粒子物理的關係。
近日歐洲核子研究組織就發布了相關的實驗結果。實驗本身的概念不算太複雜，但當中準確的量度、收集反物質的精密安排，卻不容小看。實驗團隊首先將反質子引進一個經特別設計、垂直的管狀空間。
為了減少反質子活動的幅度，實驗團隊把它們冷卻至極低的溫度，另外更使用了電磁鐵控制住反質子的活動，以防它們碰到周圍的材料而「互相抵消」。
其後研究人員再把正電子注入這個空間之中，驅使正電子與反質子結合成為反氫原子，在某程度上來說建構了一個簡單的「反物質宇宙」。
在萬有引力的影響之下，反氫原子也會如蘋果一樣向下墜落。實驗人員就經由調節電磁鐵的強弱來平衡萬有引力，好讓這些反氫原子停留在半空之中，更順道讓我們知道反氫原子感受到的萬有引力有多強。
不過實驗的結果說不上驚喜：反物質感受到的萬有引力，和我們預期的一致。
小結
反物質在我們生活的世界不常見，卻不純粹是科幻小說裏的橋段。今次分享的實驗好像並無特別的發現，但也希望能讓大家了解，縱然是毫不起眼的微細部分，許多時候亦經過科學家們仔細的驗證，才得以確立各種描述世界的理論。
◆杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
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