研究により天才アルバート・アインシュタインが反物質について正しかったことが判明

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しかし、科学者たちは反物質の理解を深める上で重要な前進を遂げている。研究者たちは9月27日（水）、反物質が物質と同じように重力に反応し、落下することを初めて実証したと発表した。この実験の成功は、天才物理学者アルバート・アインシュタインが提唱した一般相対性理論を改めて強化するものである。

ご存知の通り、惑星や星からプードルやロリポップまで、私たち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が、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、物質と反物質は互いに相容れない性質を持っています。もし接触すると、爆発してしまいます。

この実験は、スイスの欧州原子核研究センター（CERN）にある反水素レーザー物理施設（ALPHA）共同研究グループの研究者によって実施されました。実験には、最も軽い元素である水素の反物質が使用されました。

「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ー粒子である宇宙線が空気中の原子と衝突し、物質と反物質の対を作り出すことで生成される」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・ワーテル氏は述べた。

この新たに生成された反物質は、下層大気中の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が可能です。

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、反物質を落としてどの方向に落ちるかを見るという直接的な実験を行った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・ファジャンズ氏は述べた。

アインシュタインが重力の包括的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。つまり、反物質は物質と同じように反応するということです。反物質は1932年まで正式に発見されませんでした。

「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し出された」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、物理学は依然として実験科学である」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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