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什么是反物质？
怎样才能研究反物质？
我们能建造反物质宇宙飞船吗？

什么是反物质？(反物质到底是什么？)

虽然听起来像科幻小说，但反物质确实存在于我们的日常生活中。在现代医学界被广泛使用。而你厨房里的香蕉也能产生反物质。(这个后面会再提到。)

反物质是物理学中最大的谜团之一。当一个反物质粒子遇到一个正常物质的相反粒子时，它们会“同归于尽”，爆发出巨大的能量。在BIGBANG中，正常物质(也就是像你我一样构成世界万物的东西)和反物质应该是等量产生的。按照这种思路，我们不禁要问:既然如此，正常物质和反物质不应该只是相互抵消吗？然后只剩下一个宇宙，充满了正负物质毁灭产生的能量尾迹。

什么是反物质？

物质由原子组成。从原子图中我们可以看到，一个原子由一个原子核和一些围绕原子核旋转的电子组成，原子核中还有更小的粒子——质子和中子。无论是氢、碳、氧还是其他物质，原子的类型都是由原子核中的质子数决定的。氢有一个质子，碳有六个质子，氧有八个质子。)质子带正电。在正常状态下，一个原子的电子数与质子数相同，因为它需要电子的负电荷起到平衡作用，从而使原子保持中性。至于中子，顾名思义，本身是中性的。

所以比原子小的粒子——组成原子的质子、中子、电子都可以带电，它们可以高速旋转。高速旋转可以反映粒子的角动量，角动量与其旋转速度和方向有关。

现在我们普遍认为，每一个组成物质的粒子都有一个与之相关联的反物质粒子，除了电荷和自转特性相反之外，它们是完全一样的。对于电子来说，反物质粒子是一个正电子，与电子质量相同但带正电，旋转方向与电子相反。物理学家保罗·狄拉克在1928年首次提出反物质的存在。不久，卡尔·安德森在1932年发现了正电子。两人都因为研究成果实现了物理学领域的重大突破而获得诺贝尔物理学奖。

虽然理论上认为大爆炸中产生了大量的反物质，但与正常物质相比，我们现在能看到的反物质非常少。反物质电子或正电子用于在医学图像中呈现清晰的人体。你做过PET扫描吗？“PET”中的“P”代表正电子。

你厨房里的香蕉也能产生正电子。你可能听说过香蕉富含钾。钾原子核中有19个质子。中子数不同的各种钾元素统称为钾同位素。虽然质子数相同，但稳定性却大相径庭。香蕉中的钾往往是钾-40。钾-40有21个中子，偶尔会衰变为氩(原子核中有18个质子)。在这个过程中，它每75分钟释放一个正电子。这听起来有点吓人，但是请记住，那些反物质正电子很快就会消失。我们体内也有这种同位素，会自动产生微量的反物质。

怎样才能研究反物质？

为了研究反物质以确定其用途，并最终解释为什么我们的宇宙中存在使人类能够存在的过剩正物质，粒子物理学家可以通过粒子加速器中的反应产生某种反物质，例如埋在离地表约100米深的法国-瑞士边境的大型强子对撞机。

反物质粒子是在高速碰撞中产生的，但为了更好地观察它们，物理学家必须使用一种叫做反质子减速器的装置来减缓它们的速度。

在CERN(欧洲核子研究组织)和大型强子对撞机所在的研究所，未来会有很多与反物质相关的实验。粒子物理学家调查研究反质子对生物的影响:我们可以用反物质对抗肿瘤吗？反氢原子遇到氢原子会有什么反应？引力会对反物质产生和正常物质一样的作用吗……关于反物质研究，CERN上提供了明确的历史时间线，有兴趣可以浏览一下。