反物质是什么 “虚无缥缈”的反物质是什么？它们是以什么形态存在于宇宙中的？

“反物质”一词乍一看似乎是虚幻的，但实际上科学实验已经证实反物质是客观存在的实体。

那么，什么是反物质呢？详细回答如下:现代物理学发现，所有基本粒子都是成对的，成对的粒子质量相同，但电荷等特性相反。比如有一个带负电的负电子，就有一个对应的带正电的正电子；如果有一个带负电的质子，就有相应的带正电的反质子；如果有中子，就有相应的反中子。所谓反物质，与自然界存在的物质相反，是由带负电的原子核和带正电的电子组成的。反物质的另一个重要特征是，一旦遇到物质，就会释放出巨大的能量，两者都会在爆炸中消失。这种现象叫做“湮灭”。

在美国科幻电影《星际迷航》中，宇航员使用反物质作为星际飞船的燃料，而美国作家丹·布朗(Dan Brown)在畅销书《天使与恶魔》(Angels and Demons)中将反物质描述为人类已知的最强大的能源，它可以100%的效率释放能量，不会造成污染或辐射。但是由于未知的原因，今天的世界主要是由物质组成的，自然界中似乎不存在反物质，正负物质之间的不对称性对物理学是一个巨大的挑战。

起源

英国物理学家、诺贝尔奖获得者、反物质之父保罗·狄拉克在1928年预言了反电子的存在。他还说地球是物质世界，但也许这是宇宙中的偶然现象，可能是其他星球上的另一个景象，可能主要由反物质组成。事实上，宇宙可能由等量的物质和反物质组成。

就在狄拉克预测的四年后，美国物理学家安德森发现了反电子。到1955年，美国物理学家Sigley已经在高能质子同步加速器中通过人工方法获得了反质子。1978年，欧洲一些物理学家成功分离并储存了300个反质子。1979年，新墨西哥州立大学的科学家们释放了一个60层楼高的巨大氦气球到离地35公里的高度，飞行8小时后，神奇地捕获了28个反质子。反物质的储存和运输是一个全新的课题，科学家们在这一领域取得了一些成果。比如反物质储存在一个叫做“陷阱”的地方，它就不会与我们的物质世界接触，变成“湮灭”。

如上所述，人类已经能够在实验室制造反物质并加以保护。那么宇宙中真的存在狄拉克预言的反物质世界吗？

根据对称宇宙学理论，宇宙中应该存在一个反物质世界，因为人类见过的河外星系是巨大而稀薄的气体云，由等离子体组成。等离子体包括粒子和反粒子。当气体云在万有引力的作用下开始收缩时，粒子和反粒子相遇发生湮灭反应，同时释放出巨大的能量。话说回来，既然宇宙中可能存在反物质甚至反物质世界，粒子和反粒子相遇就会湮灭，可以转化为光能和光子辐射，但这种光子辐射还没有被发现。原因是什么？对于这个问题，有科学家怀疑物质和反物质在整个宇宙中应该是等量存在的，但是反物质集中在遥远的星系，离物质组成的星系非常遥远。当然，反物质行星和星系也发出光和其他辐射光线，但是到目前为止，科学家只能通过测量辐射能量来研究和探索遥远的星系，根本无法判断那些辐射光线是物质恒星发出的还是反物质恒星发出的。

也有科学家推测，在宇宙早期，物质和反物质相互湮灭后，可能有一些反物质逃过了“清理”运动，留下了一些孤儿。当然，如果有孤儿，最直接的证据就是可以找到反氦核。另据报道，1997年4月，美国海军研究实验室、西北大学、加州大学伯克利分校等几个研究机构的天文学家宣布，他们利用伽马射线探测器找到了一个在银河系上方3500光年左右不断喷发反物质的反物质源，它喷出的反物质形成了高达2940光年的“喷泉”！

如果

是真的。堪称反物质研究领域的一大发现。

首次探索

宇宙中存在反物质还是反物质？如果有，会在哪里？这是美籍华人诺贝尔奖获得者丁肇中教授正在研究的课题。他与一些物理学家合作，在他的带领下组建了一个反物质探测小组，并成功研制了阿尔法磁谱仪-01。这个勘探队里也有中国的科技工作者。比如中国航天科工集团第一研究所研制生产的AMS探测器的核心部分——磁体的主体结构；中国科学院电气工程研究所成功研制出永磁体。AMS-01探测器早在1998年6月3日就被送入发现号航天飞机，总时间为10天。

AMS-01是一种高度灵敏的仪器。它的主体位于一个圆柱形结构中，其中放置了由钕、铁和硼制成的具有极高磁场强度的永磁体。磁铁后面的探测器负责记录带有不同电荷的物质通过磁场后的偏转轨迹。AMS的工作原理是:因为物质和反物质最大的区别在于电荷相反，当它们置于磁场中时，如果正电荷向左，那么负电荷向右。如果探测器传回地球的信息中显示出这样的偏转，那么实验目的就基本达到了。因为反氦核通过AMS时，在强磁场作用下呈现偏转轨迹，所以可以确认反物质的存在！反氦核一定来自反物质世界。

虽然AMS-01在探测到数百万个氦核后还没有发现反氦核，但它在地球赤道附近探测到的正电子比负电子多4倍以上。地球是中性的。额外的正电子来自哪里？这增强了丁肇中教授继续探测反物质星系微弱信号的信心。

再探索

为了进一步提高观测精度，重新探测反物质星系发出的微弱信号，丁肇中带领团队用磁场强度接近地球2万倍的低温超导磁体代替了AMS-01的主体——永磁体。这是迄今为止第一个送入Tai 空的超导磁体，技术难度极大。宇宙中反氦核与氦核通量的最大比值——10亿，比AMS-01高1000倍。这个图表明，如果到那时没有反物质信息——反氦核被探测到，那么10亿帕斯克内就不会有反物质星系，因为10亿帕斯克已经基本到达了目前哈勃体积的边缘。新的磁谱仪被命名为阿尔法磁谱仪-02。

AMS-02重7吨，AMS-02的“表”大如小客车，需要强大的动力支撑。所以AMS-02和AMS-01的另一个区别是，它依赖于国际空站，而AMS-01可以依赖于普通卫星。AMS-02中有一台超级计算机，可以计算每个粒子的质量、能量和电学性质。由于AMS-02产生的数据太大，无法传回地球，只能由轨道上的这台超级计算机处理。消耗2.5 kW，远远超过普通卫星太阳能电池板提供的功率。但是国际空站的供电范围是100 kW，这是AMS-02需要的。AMS-02一旦被航天飞机送入国际空站，预计将工作3 ~ 5年。

AMS-02除了搜索反物质星系外，还会搜索奇异物质，即由奇异夸克组成的超大质量物质。了解奇异物质将有助于科学家研究微类星体和微原始黑洞的蒸发。AMS-02还将检验暗物质的主流理论——因为在标准的宇宙学模型中，绝大多数宇宙物质是由暗物质组成的，而暗物质占宇宙物质的83%，但它们的性质仍然未知。