第14章 宇宙间的反物质

俗话说物极必反，可见事物都是存在对立面的。那么宇宙中的物质会不会有与之对应的反物质呢？什么又是反物质呢？

反物质是和物质相对立的一个概念。众所周知，原子是构成化学元素的最小粒子，它由原子核和电子组成。原子的中心是原子核，原子核由质子和中子组成，电子围绕原子核旋转。原子核里的质子带正电荷，电子带负电荷。从它们的质量看，质子是电子的1840倍，形成了强烈的不对称性。因此，本世界初有一些科学家就提出疑问，二者相差这么悬殊，会不会存在另外一种粒子，它们的电量相等而极性相反，比如，一个同质子质量相等的粒子，可带的是负电荷，另一个同电子质量相等的粒子，可带的正电荷。

1928年，英国青年物理学家狄拉克从理论上提出了带正电荷“电子”的可能性。这种粒子，除电荷同电子相反外，其他都一样。1932年，美国物理学家安德逊经过实验，把狄拉克的预言变成了现实。他把一束r射线变成了一对粒子，其中一个是电子，而另一个是同电子质量相同的粒子，带的就是正电荷。1955年，美国物理学家西格雷等人在高能质子同步加速器中，用人工方法获得了反质子，它的质量同质子相等，却带负电荷。1978年8月，欧洲一些物理学家又成功地分离并储存了300个反质子。1979年，美国新墨西哥州立大学的科学家把一个有60层楼高的巨大氦气球，放到离地面35千米的高空，飞行了8个小时，捕获了28个反质子。从此，人们知道了每种粒子都有相应的反粒子。

人们根据反粒子，自然联想到反原子的存在。一个质子和一个带负电荷的电子结合，便形成了原子。那么，一个反质子和一个带正电荷的“电子”结合，不就形成了一个反原子了吗？类推下去，岂不会形成一个反物质世界吗？于是有人认为，宇宙是由等量的物质和反物质构成的。

从理论上看，宇宙中应该存在一个反物质世界。可事实并不这么简单。经研究发现，粒子和反粒子一旦相遇，他们就会“同归于尽”，从而转化成高能量的V光子辐射。可这种光子辐射人们至今还没有发现。在我们地球上很难找到反物质，因为它一旦遇到无处不在的普通物质就会湮灭。

那么，宇宙中存在着反物质吗？存在着一个反物质世界吗？按照对称宇宙学的观点，它们是存在的。这一学派认为，我们所看到的全部河外星系（包括银河系在内），原本不过是个庞大而又稀薄的气体云，由等离子体构成。等离子体既包含粒子，又包含反粒子。当气体云在万有引力作用下开始收缩时，粒子和反粒子接触的机会就多了起来，便产生了湮灭效应，同时释放出巨大能量，收缩的气体云开始膨胀。这就是说，等离子体云的膨胀，是由正、反粒子的湮灭引起的。

基于以上观点，反物质世界一定在宇宙中某个地方存在着。如果反物质世界真的存在的话，那么，它只有不与物质会合才能存在。可物质和反物质怎样才能不会合呢？为什么宇宙中的反物质会这么少呢？这些都是待解之谜。