反物质从科幻走向现实它或是破解谜题的关键(2)

　　通俗地说，反物质世界是我们现存世界的镜像，其构成元素、外观甚至光谱结构看上去都与正物质世界别无二致，仅仅在某些物理特性上有差异。

　　“反物质和正物质的质量和电荷数是一样的，但电荷的符号不一样，是相反的。”李祖豪表示，“通常，原子核带正电，电子带负电。反物质则是正常物质的镜像，它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。”

　　欧洲核子研究中心的一项研究显示，氢原子和反氢原子的光谱结构看起来是一样的。欧洲核子研究中心还表示，到目前为止，反物质看起来就像我们所知的普通物质。

　　据李祖豪介绍，科学界普遍认为，宇宙大爆炸早期曾产生了数量相当的正物质和反物质，可以说二者“一母同胞”。但如今在地球附近几乎看不到天然存在的反物质，这被称为“反物质缺失之谜”。

　　理论上，宇宙大爆炸时所产生的粒子与反粒子数量应当相同，但为什么现今我们所看到的都是正粒子？反粒子去哪儿了？

　　李祖豪介绍道：“目前有两种假设：一种认为，由于大爆炸产生的正反物质在宇宙演化中的性质不同，反物质逐渐消失，只剩下正物质，不过目前的实验结果并不支持这一结论；另一种认为，大爆炸产生的物质和反物质分别处在宇宙的不同区域。”

　　换句话说，反物质要么“不辞而别”，要么隐入宇宙深处。

　　只能等待反物质“自投罗网”

　　“反物质缺失之谜”长久困扰着科学家，关于反物质的假设也层出不穷。其中一个假设认为，反物质可能以反物质恒星的形式存在于宇宙之中。这个假设意味着，如果反物质恒星存在的话，反物质就有可能构成“宇宙的另一半”。

　　为了验证这个假设，我们该如何寻找反物质恒星？

　　李祖豪表示，严格来说，现有的研究无法寻找反物质恒星。当前国际范围内唯一在太空探测反物质的磁谱仪——阿尔法磁谱仪已在国际空间站工作了10余年，它的主要任务是寻找反物质和暗物质，精确测量宇宙线的成分和能谱以研究宇宙线起源。然而，阿尔法磁谱仪被固定在国际空间站上。因此，严格来说，在现有的研究条件下，我们只能等待反物质进入磁谱仪的探测范围，而无法主动寻找反物质及反物质恒星。

　　目前主要有两种探测宇宙中反物质粒子的手段，一种是通过磁谱仪直接探测反物质，另一种则是通过高能探测器探测正物质和反物质湮灭产生的高能光子判断反物质的存在。探测及验证反物质恒星存在的困难在于，判断反物质乃至反物质恒星存在，需要基于对宇宙中带电粒子的观测。但和具有指向性的光不同，带电粒子不具有指向性。因为在传播过程中，带电粒子容易受到磁场的影响不断地改变方向。因此，哪怕探测到了反物质粒子，也无法判断其来源，科学家无法对拥有数百万年“旅行史”的反物质粒子“寻根究底”，追溯其源头。因此，对反物质恒星的探测和验证也就变得尤为艰难。

　　尽管如此，仍有许多科学家对探寻反物质以及反物质恒星的存在报以热忱。

　　李祖豪表示，如果反物质恒星存在的话，它将是完全由反物质构成的，其中所有的基本粒子都有与我们现今世界粒子一样的质量和寿命，但电荷符号等基本物理特性是相反的，这对我们已知的所有物理规律具有怎样的影响，还有待理论学家的计算和实验验证。