我們的宇宙由物質(zhì)構成,而與物質(zhì)相對的則是反物質(zhì)。

大概在138億年以前,隨著一聲巨響,時間與空間陡然而生,由能量轉(zhuǎn)化而來的物質(zhì)與反物質(zhì)向外噴涌,只在轉(zhuǎn)瞬之后,它們便相互湮滅重新化為了能量。如此看來,一切似乎很快就會重歸寧靜,但意外出現(xiàn)了,物質(zhì)比反物質(zhì)多了十億分之二,于是這多出來的一點點物質(zhì)就留存了下來,進而組成了天體萬物,才有了我們現(xiàn)在所見的宇宙。我們生活在由物質(zhì)組成的世界,為何會知曉100多億年前在宇宙中曇花一現(xiàn)的反物質(zhì)呢?

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最早通過理論推導預言反物質(zhì)存在的人是英國理論物理學家狄拉克,1930年狄拉克正式預言了正電子的存在。

我們知道電子都是帶有負電的,而帶有正電的正電子自然就是反電子了。在狄拉克作出預言的兩年之后,也就是1932年,安德森就在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了正電子的存在,不過安德森并沒有意識到那就是正電子,他一直以為自己發(fā)現(xiàn)的是介子。又過了一年,1933年,約里奧居里夫婦做了一個實驗,他們用光能轟擊原子核,從而得到了電子和正電子。

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這是人類第一次制造出反物質(zhì),同時還證明了物質(zhì)與反物質(zhì)總是成對出現(xiàn)的,而第一個制造出反物質(zhì)的約里奧居里夫婦就是居里夫人的女兒和女婿。

那么,到底什么是反物質(zhì)呢?簡單來講,反物質(zhì)就是由反粒子構成的物質(zhì)。比如前面提到的電子,它的反物質(zhì)就是正電子。當然,并不是所有的粒子都帶電,中子就沒有電荷,所以反中子同樣也沒有電荷,我們知道中子是由夸克構成的,因而反中子自然就是由反夸克構成的。

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夸克可以組成中子,中子、質(zhì)子再加上電子,可以組成原子,原子又可以合成分子,而分子又可以構成各種各樣的宏觀物質(zhì),比如水、空氣等等。

同樣的,反原子也可以合成反分子,反分子也可以構成各種各樣的宏觀反物質(zhì),比如反水、反空氣等等。當然,這只是在理論上,現(xiàn)實中因為反物質(zhì)與物質(zhì)相遇就會相互湮滅化為能量,所以保存反物質(zhì)是很難的,就更不用說將大量的反粒子保留下來合成宏觀反物質(zhì)了。此外,物質(zhì)與反物質(zhì)的相互湮滅是非常徹底的,也就是說二者的全部質(zhì)量都會轉(zhuǎn)化為能量。

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根據(jù)質(zhì)能方程可知,能量等于質(zhì)量乘以光速的平方,所以只需要微小的質(zhì)量就可以轉(zhuǎn)化成極為巨大的能量。

平日所見的化學反應幾乎沒有質(zhì)量損失,而核反應也只能將很小的一部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量,比如投放在廣島的“小男孩”實際上只出現(xiàn)了約1克的質(zhì)量虧損,就產(chǎn)生了如此摧枯拉朽的威力。而物質(zhì)與反物質(zhì)的湮滅則可以將全部的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量,威力可想而知,如果真要是制造出了很多,一旦保存出現(xiàn)紕漏,所產(chǎn)生的后果一定是毀滅性的。

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現(xiàn)在我們已經(jīng)對反物質(zhì)的性質(zhì)有所了解了,那么你一定會產(chǎn)生一個疑問:我們的世界為什么能夠存在呢?

這是一個困擾科學家們至今的謎題。物質(zhì)與反物質(zhì)相遇會發(fā)生湮滅,重新轉(zhuǎn)化為能量,而物質(zhì)與反物質(zhì)總是成對出現(xiàn),也就是說它們在產(chǎn)生的一瞬間就會消失,如此看來,宇宙應該是空無一物的,甚至連宇宙本身都不應該存在,可令人費解的是宇宙中的物質(zhì)比反物質(zhì)多出了十億分之二,正是這一點點的物質(zhì)構成了宇宙中的一切,也包括你和我。