反物質是什麼到底有多可怕（你了解反物質嗎）

2023-04-22 04:41:03

經過了前面幾篇文章對於宇宙的描述，我想我們是時候討論一下在量子場論的理論框架下將夸克，輕子和傳播子作為點粒子來處理的一些基本問題了。

當然在此之前我們首先要介紹一下反質子和反西格瑪負超子的發現，它們都為反物質的存在提供了證據。當然，在介紹過程中，中微子也是不得不提到的。

本文需要介紹的是反物質，反物質真實地存在於我們的宇宙之中。如果硬要說的話，反物質其實就是正常物質的鏡像。當然以我們人類的科技而言，目前只能製造出反粒子，還遠遠沒有達到可以製造出反物質的程度。

粒子與反粒子共同誕生於純能量當中。反粒子在誕生後會儘可能地尋找到粒子，並與其一起湮滅。而在這湮滅的過程中，它們會將彼此的質量重新轉化為能量。

早在1928年，英國青年物理學家狄拉克就在理論上首次證明了正電子的存在。隨後1932年，美國物理學家卡爾·戴維·安德森就真正在實驗中發現了正電子。由於它和電子擁有相反的電荷，所以也將其稱為反電子，這是人類第一次真正接觸到反物質。

在此以後，世界各地的科學家都用粒子加速器製造出了各種各樣的反粒子。比如在上世紀50年代反質子和反中子相繼被發現。此時大部分科學家都已經意識到，我們可以找到每一個基本粒子所對應的反粒子。

但直到1996年，我們還沒有獲得過完整的反原子。我們知道最簡單的原子就是氫原子，它僅僅由一個質子和一個電子所構成。所以，科學家也準備從氫原子下手。

在一個國際團隊多年的努力下，人類所獲得的第一個反氫原子誕生了。為此他們使用了位於瑞士日內瓦的巨型粒子加速器。

在這個反氫原子的內部，由一個反電子圍繞著一個反質子旋轉。不得不說，與我們由正常物質所組成的世界產生了一種完美的對稱性。

看似接下來對於反物質的研究就應該是高歌猛進了。但事實上並不是如此，在這個正常物質佔據絕對統治地位的世界裡，反物質存在的時間非常短暫。而且就目前而言，科學家也僅僅製造出了反氫原子而已。不僅如此，就是這些反氫原子也在納秒級別的時間內就迅速與正常原子一起湮滅了。

開個玩笑，實際上已經是非常巨大的進步了。此後，科學家們又進行了一系列的相關研究 包括我們中國也在此投入了一定的人力物力。但是距離我們真正可以大規模使用反物質，應該還有相當的距離。

我們前面提到了，反電子和反質子，那麼自然也存在著反中子。我們知道中子所帶的電荷為零，而反中子所帶的電荷是-0。

如果在這個尺度上看，它們似乎是沒有區別的。但是我們知道中子是由三個攜帶不完整電荷的夸克所組成的，它們所攜帶的電荷數分別為-1/3，-1/3，2/3。

所以反中子實際上就是在這三個夸克的電荷數前均加上一個負號。

我們前面說過，反物質是非常難以儲存的。因為無論你拿什麼東西裝它，它都會與這個物質之間湮滅。所以目前科學家是採用強磁場來將帶電反粒子束縛起來。而反原子因為不帶電，所以它的儲存方式則是將反電子和反質子分別存放在單獨的磁場中。

事實上，科學家認為在大爆炸以後，應該產生了等量的正物質和反物質。但是我們這個世界中只有正物質，同樣數量的反物質卻不知所蹤。

有理論認為在這個宇宙中存在著由反物質組成的巨型天體，比如說可能存在著一個反太陽系。

但是這個可能性應該比較小，因為正反物質之間是會碰撞發生湮滅的。

我們假設兩顆質量與太陽相同的正反恆星相碰撞，每顆恆星擁有10^57個粒子。那麼這一場碰撞所爆發的能量，將超過1億個星系中所有恆星釋放能量的總和。這樣一股龐大的能量將橫掃整個宇宙，那我們也就再沒有機會坐在這裡討論反物質到底在哪兒的問題了。

所以我們最好祈禱這樣的事情不會發生。