假如說，地球之外還存在地球的完美鏡像實體―――反地球，在這個反地球上，很可能存在著反海洋、反河流、反山川，乃至反植物、反動物……你會怎么想？
依此類推，假如星球之外還存在著反星球；星系之外，還存在著反星系；宇宙之外，還存在著反宇宙……你會怎么想？
根據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙是大約140億年到150億年前，從無到有，在一次劇烈的大爆炸后誕生的。按照量子力學(xué)的質(zhì)能守衡定律，宇宙誕生之始，既然產(chǎn)生了物質(zhì)，勢必應(yīng)該產(chǎn)生等量的反物質(zhì)。當(dāng)時，粒子和反粒子、物質(zhì)與反物質(zhì)，應(yīng)該基本等量存在。而只要存在反粒子，就應(yīng)該理所當(dāng)然地組成反原子、反分子，再組成反物質(zhì)，進(jìn)而積聚成反星球、反星系和反宇宙。然而，科學(xué)家還從未在莫大的宇宙空間探尋到反星球、反星系，甚至連自然狀態(tài)的反物質(zhì)也沒探測到。但若宇宙不存在反物質(zhì)世界，在理論上又很難解釋。 那么，為何我們所在的世界是由物質(zhì)構(gòu)成？反物質(zhì)到底去了哪里？是否有反物質(zhì)世界存在？如果存在，又會是什么模樣？ 長期以來，科學(xué)家一直試圖解開這些謎底，尋找“丟失的”反物質(zhì)世界。 說到此處，不能不回溯一下反物質(zhì)研究艱苦而又漫長的歷程。 找到另一個“自己” 反物質(zhì)的概念是著名理論物理學(xué)家、曾任英國劍橋大學(xué)教授的保羅?狄拉克在研究相對論和量子理論時提出的。1928年，他依據(jù)愛因斯坦的著名質(zhì)能換算方程式 E＝mc2,及泡利的不相容原理，建立了著名的狄拉克方程，當(dāng)時他才26歲。即使5年后，他因創(chuàng)立電動量子力學(xué)獲1933年的諾貝爾物理獎時，也才31歲。 狄拉克認(rèn)為，上述方程式中的 m應(yīng)該有正負(fù)兩種形式。假若 m為負(fù)值，就會出現(xiàn)性質(zhì)與普通粒子相同，但電性截然相反的粒子―――即反粒子，由此預(yù)言了正電子和其他反粒子的存在。推導(dǎo)出一種前所未有的物理特性―――“負(fù)能現(xiàn)象”。 為了詮釋自己這個驚世駭俗的大膽預(yù)言，狄拉克在1931年進(jìn)一步提出了反粒子理論，以解釋“負(fù)能現(xiàn)象”。他認(rèn)為，反粒子是粒子的完美鏡像，如同你在鏡中見到分毫不差的自己，唯一的不同是電性相反。而且，既然存在反粒子，就應(yīng)該構(gòu)成反原子，近而構(gòu)成反物質(zhì)。他相信存在一個由“反物質(zhì)”構(gòu)成的“宇宙”。 這個大膽預(yù)言引起科學(xué)家的極大興趣。倘若果真如此，那將是個多么五彩繽紛的有趣世界！ 四年后，狄拉克的大膽推測得到證實。1932年，27歲的美國物理學(xué)家卡爾? D?安德森在研究宇宙射線時，意外發(fā)現(xiàn)一種陌生粒子，其質(zhì)量和帶電量與帶負(fù)電的普通電子一模一樣，只是它帶的是正電，因此被稱為正電子。它，就是電子的反粒子。它不僅證明了狄拉克的光輝預(yù)言，而且從此打開了人類探索反物質(zhì)世界的大門，也使人們開始認(rèn)識到，反粒子理論確實是物理學(xué)的又一個里程碑。安德森因此獲得1936年的諾貝爾物理獎，當(dāng)時，他也只有31歲。 安德森的發(fā)現(xiàn)立刻引起巨大轟動，激勵了科學(xué)家探索反物質(zhì)世界的決心。他們極想知道，這是偶然現(xiàn)象，還是必然規(guī)律？如果放之四海而皆準(zhǔn)，那么，其他粒子是否都存在反粒子。 功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過20多年的努力，美國伯克利大學(xué)的物理學(xué)家塞格雷和張伯倫終于在1955年利用高能質(zhì)子同步加速器制造出了第一個反質(zhì)子，它的質(zhì)量和核質(zhì)比與普通質(zhì)子不差分毫，只是所帶電荷的電性正好相反。1956年，美國洛侖茲輻射實驗室的柯克等人利用質(zhì)子和反質(zhì)子的非碰撞反應(yīng)發(fā)現(xiàn)了反中子，不久，科學(xué)家相繼找到了介子、超子、夸克等多種基本粒子和相對應(yīng)的反粒子―――反介子、反超子、反夸克…… 人類社會進(jìn)入20世紀(jì)60年代以來，科學(xué)家已把基本粒子中的反粒子大部分“捉拿歸案”。到現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)找全了所有的反粒子，用有力的事實證明―――所有的粒子都有一個與自己長得一模一樣，但電性相反的另一個“自己”―――反粒子，它們一起構(gòu)成了一個反粒子大家族。 找不到的人工來制造 逮住反粒子只是反物質(zhì)研究的初步勝利，甚至可以說只是萬里長征邁開的第一步。接下來，科學(xué)家開始對反粒子進(jìn)行深入研究，逐步探索和形成反物質(zhì)理論；著手利用反粒子制造反物質(zhì)；構(gòu)思反物質(zhì)世界的基本特征；猜測反物質(zhì)與人類所處世界有何不同；探尋反物質(zhì)有什么應(yīng)用價值；并試圖用反物質(zhì)理論解讀許多未知、未解的宇宙之謎……。 但反物質(zhì)在人類所在的自然界里幾乎找不到。因為，反物質(zhì)只要一露面，就會與同等數(shù)量的物質(zhì)在相遇的瞬間立即湮滅。科學(xué)家目前只在宇宙射線中偶爾，而且是間接地通過測定伽馬射線的能量變化發(fā)現(xiàn)過反物質(zhì)的蹤跡。于是，科學(xué)家開始設(shè)法在實驗室里利用反粒子制造反物質(zhì)。第一個制造的對象，是結(jié)構(gòu)最簡單，只有一個電子和一個質(zhì)子，質(zhì)量也最輕的氫原子的鏡像物質(zhì)―――反氫原子。 1995年，這一研究初戰(zhàn)告捷。以研究反物質(zhì)著稱于世的歐洲核子研究中心（ C ERN）于1996年1月4日宣布，該中心一個由德國、意大利和瑞士科學(xué)家組成的科研小組于1995年9月到10月率先在世界上人工制造出了第一批反物質(zhì)―――反氫原子，成為當(dāng)時轟動全球的科技成就。雖然在累計15個實驗小時內(nèi)，科學(xué)家在“低能反質(zhì)子環(huán)”中只檢測到區(qū)區(qū)9個反氫原子，而且它們在湮滅之前只存在了30納秒（一納秒等于一億分之三秒），卻邁出了人工制造反物質(zhì)的第一步，揭開了人類研制反物質(zhì)的新篇章，這一突破使人類終于在反物質(zhì)元素周期表上寫下了第一個元素―――反氫。 美國費米國家實驗室緊隨其后，在1996年11月22日宣布，他們用對撞機(jī)也成功地制造出了7個反氫原子。 但這些轉(zhuǎn)瞬即逝的反氫原子，很快就在與物質(zhì)的碰撞過程中湮滅掉，因而存在時間特別短，短得讓科學(xué)家甚至很難斷定它們是否真的存在，更別提好好看看，仔細(xì)探究這些忒難尋覓的高貴客人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。于是科學(xué)家著手改進(jìn)實驗裝置，以便既能制造出更多的反氫原子，又能逮住它們，把它們禁錮在人為的“牢獄”―――真空狀的粒子陷阱中。 2000年8月，世界首家“反物質(zhì)工廠”―――歐洲核子中心的質(zhì)子減速器建成并投入使用。它利用磁場來約束反質(zhì)子，把高能反質(zhì)子減速成速度約為光速十分之一的反質(zhì)子，這樣，科學(xué)家就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行觀測、實驗和研究了。
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