反物质和正物质的质量和电荷数是一样的，但电荷的符号不一样，是相反的。通常，原子核带正电，电子带负电。反物质则是正常物质的镜像，它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。
李祖豪 中国科学院高能物理研究所研究员
多年来，科学家渴望可以或许在宇宙中找到反物质的蛛丝马迹。克日，据媒体报道，根据国际空间站上携带的阿尔法磁谱仪粒子探测器网络到的数据，科学家推测宇宙中的反物质大概比我们以为的要更多。此前，就有一些科学家以为，反物质大概以反物质恒星的情势存在于宇宙之中。
什么是反物质？反物质和物质是相互的镜像吗？反物质恒星真的存在吗？带着这些标题，记者采访了干系专家。
反物质从科幻走向实际
科学作家戈登·弗雷泽在《反物质：天下的终极镜像》一书中写道：“反物质对星际迷航中‘企业号’的运行是决定性的，要是没有反物质，就没有星际迷航。”此言不虚，在影戏《星际迷航》中，反物质是星际观光的底子，“企业号”飞船正是以正反物质泯没产生的强大能量作为推力，实现超光速飞行。
而在小说家丹·布朗的小说《天使与妖怪》中，欧洲核子研究中心(CERN)的科学家在实行室中制造出了反物质，仅需0.25克的反物质就足以在霎时间毁掉梵蒂冈。
反物质不但存在于影戏情节和文学创作中，还是科学研究的紧张方向之一。中国科学院高能物理研究所研究员李祖豪以为，要熟悉反物质，便绕不开这几个名字：
1928年，“反物质之父”保罗·狄拉克写下了一个用来形貌电子的方程，这个方程也就是厥后台甫鼎鼎的“狄拉克方程”，它使年仅26岁的狄拉克在科学界一举成名。狄拉克方程在理论上预言了反物质的存在——一个电子必须有一个等量但带着相反电荷的对应粒子。狄拉克将这些新粒子称为“反粒子”。
1929—1930年，我国物理学家赵忠尧在实行中观测到了“反电子”存在的陈迹，其论文为研究“正—负”电子对的产生提供了证据，在反物质的研究中，留下了中国科学家的“足迹”。
让反粒子从理论走进实际的是美国物理学家安德森。1932年，安德森公布在宇宙线中发现了“反电子”，证明白反粒子的存在。1936年，年仅31岁的安德森依附这一发现和科学家赫斯分享了诺贝尔物理学奖。
1955年，张伯伦和塞格雷等科学家利用高能质子同步稳相加快器乐成“捕获”到了反质子，二人在1959年分享了诺贝尔物理学奖。随后，科学家们连续制造出了反中子和反氘核等反粒子。
1995年，欧洲核子研究中心的物理学家奥尔勒特领导团队举行了第三次制造反物质原子的实行，在为期3周的反质子与氙原子的碰撞实行中，一共产生了9个反氢原子，其均匀存活时间为一亿分之四秒，以靠近光速行驶了十几米，然后就与正物质发生泯没。这意味着，在实行室乐成制造出了第一批反物质原子——反氢原子。
实行室乐成制造出了反物质。那么，宇宙中的反物质居住那边呢？
1997年，美国天文学家公布，他们利用康普顿伽马射线天文台，发如今银河系上方约3500光年处有一个不停喷射反物质的反物质源(银心反物质喷泉)。厥后的研究表现，银河系中心确有大量不明泉源的反物质，但并非以“喷泉”的情势存在。
2011年，阿尔法磁谱仪粒子探测器升空。如今科学家已通过这一装备观测到反氦四候选事例。“反氦四是反氦原子核，被以为不太大概由宇宙线碰撞产生。”李祖豪表明道，“以是，假如能证明宇宙线中存在反氦四原子核，将是反物质天体存在的有力证据。”
正反物质本为“一母同胞”
反物质的存在被确定了，但新的标题又出现了——反物质究竟长什么样？与正物质相比，它有何差异？反物质来自何方，又去往那边？
平凡地说，反物质天下是我们现存天下的镜像，其构成元素、表面乃至光谱结构看上去都与正物质天下别无二致，仅仅在某些物理特性上有差异。
“反物质和正物质的质量和电荷数是一样的，但电荷的符号不一样，是相反的。”李祖豪表现，“通常，原子核带正电，电子带负电。反物质则是正常物质的镜像，它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。”
欧洲核子研究中心的一项研究表现，氢原子和反氢原子的光谱结构看起来是一样的。欧洲核子研究中心还表现，到如今为止，反物质看起来就像我们所知的平凡物质。
据李祖豪先容，科学界广泛以为，宇宙大爆炸早期曾产生了数量相称的正物质和反物质，可以说二者“一母同胞”。但如今在地球附近险些看不到天然存在的反物质，这被称为“反物质缺失之谜”。
理论上，宇宙大爆炸时所产生的粒子与反粒子数量应当类似，但为什么现今我们所看到的都是正粒子？反粒子去哪儿了？
李祖豪先容道：“如今有两种假设：一种以为，由于大爆炸产生的正反物质在宇宙演化中的性子差异，反物质渐渐消散，只剩下正物质，不外如今的实行结果并不支持这一结论；另一种以为，大爆炸产生的物质和反物质分别处在宇宙的差异地区。”
换句话说，反物质要么“不辞而别”，要么隐入宇宙深处。
只能等候反物质“自坠陷阱”
“反物质缺失之谜”恒久困扰着科学家，关于反物质的假设也层出不穷。此中一个假设以为，反物质大概以反物质恒星的情势存在于宇宙之中。这个假设意味着，假如反物质恒星存在的话，反物质就有大概构成“宇宙的另一半”。
为了验证这个假设，我们该怎样探求反物质恒星？
李祖豪表现，严格来说，现有的研究无法探求反物质恒星。当前国际范围内唯一在太空探测反物质的磁谱仪——阿尔法磁谱仪已在国际空间站工作了10余年，它的重要任务是探求反物质和暗物质，正确丈量宇宙线的因素和能谱以研究宇宙线劈头。然而，阿尔法磁谱仪被固定在国际空间站上。因此，严格来说，在现有的研究条件下，我们只能等候反物质进入磁谱仪的探测范围，而无法自动探求反物质及反物质恒星。
如今重要有两种探测宇宙中反物质粒子的本事，一种是通过磁谱仪直接探测反物质，另一种则是通过高能探测器探测正物质和反物质泯没产生的高能光子判定反物质的存在。探测及验证反物质恒星存在的困难在于，判定反物质以致反物质恒星存在，须要基于对宇宙中带电粒子的观测。但和具有指向性的光差异，带电粒子不具有指向性。由于在传播过程中，带电粒子容易受到磁场的影响不停地改变方向。因此，哪怕探测到了反物质粒子，也无法判定其泉源，科学家无法对拥有数百万年“观光史”的反物质粒子“寻根究底”，追溯其源头。因此，对反物质恒星的探测和验证也就变得尤为艰巨。
只管云云，仍有许多科学家对探寻反物质以及反物质恒星的存在报以激情亲切。
李祖豪表现，假如反物质恒星存在的话，它将是完全由反物质构成的，此中全部的根本粒子都有与我们现今世界粒子一样的质量和寿命，但电荷符号等根本物理特性是相反的，这对我们已知的全部物理规律具有怎样的影响，另有待理论学家的盘算和实行验证。
法国科学家曾盘算出大概埋伏在宇宙中的反物质恒星的最大数量。科学家以为，反物质恒星会像正常恒星一样发光，且每40万个平凡恒星中或将存在一个反物质恒星。然而，这一假设是否创建，仍有待进一步验证。
“今人不见古时月，今月曾经照古人”，和时年138亿岁的深邃宇宙相比，代代更迭的人类显得非常渺小，许多关于宇宙的标题，只能等候时间来给我们答案。大概在高能探测器和磁谱仪未曾看向的角落，有着来自反物质恒星的光，只等人类的惊鸿一瞥。
泉源：科技日报 |
