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反物质究竟是什么(从引力角度)?

综合物理 2024-12-30 v2

摘要

鉴于最近ALPHA-g关于反氢自由落体加速度的漂亮结果aHˉ=(0.75±0.13 (stat.+syst.)±0.16 (simulation))ga_{\bar{H}}=(0.75\pm 0.13~({\rm stat.+syst.})\pm 0.16~({\rm simulation}))g,人们对反引力——即物质和反物质在引力上相互排斥——的想法重新产生了兴趣。弱等效原理的精确检验表明,结合能(原子、核和核子)在引力作用下表现得像物质。虽然原子结合能对反氢质量的贡献可以忽略,但反质子的大部分质量来自胶子结合能。因此,就反引力而言,反质子主要由物质组成,所以即使反质子的反物质成分被地球排斥,由于反氢的主要物质成分,反氢仍然会受到地球的净吸引。利用最近的格点QCD结果,表明质子(因此,根据QCD的CPT不变性,反质子)质量的大约三分之二来自胶子,我发现,在反引力情景下,反氢的自由落体加速度将是aHˉ=(0.330.11+0.23)ga_{\bar{H}}=(0.33^{+0.23}_{-0.11})g。反核子在引力意义上比反物质更像物质这一事实导致了与朴素反引力情景(其中反星完全由反物质组成)截然不同的宇宙学后果。例如,自然得出宇宙从大爆炸瞬间就存在物质-反物质不对称性——但不是重子-反重子不对称性。同样,这仅仅源于反重子比反物质更像物质这一事实。

关键词

引用

@article{arxiv.2401.10954,
  title  = {What Exactly is Antimatter (Gravitationally Speaking)?},
  author = {Scott Menary},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2401.10954},
  year   = {2024}
}

备注

Updated the uncertainty on a_{\bar{H}} prediction