反物质是一种假想的物质形式

经减速合成的，此过程所需要的能量远大于湮灭作用所放出的能量，且生成反物质的速率极低，生产一千亿分之一克的反物质，需要耗资近60亿美元，因此尚不具有经济和应用价值。

前不久，一个由日本和美国科学家组成的研究小组，计划从今年开始在南极上空放飞气球，捕捉反物质天体释放出的反粒子，寻找反物质天体如友星系存在的证据．目标是观测低能反质子和反氦原子核。自1933年以来，日美研究小组曾在加拿大用气球进行观测，该地区受地球磁场和大气影响小．但为了不让气球飞跑，必须当天回收。而在南极上空，气球可持续飞行两周，观测数据能大幅度增加。 目前，人们发现和制造的反物质粒子虽然不多，但正电子作为反物质的一种形式，已经有了许多实际用途。例如，正电子发射X射线层析照相术（PET），医生利用PET扫描不仅能得出病人软组织的详细图像，而且能够观察他们体内的化学过程，其中包括在进行认识活动时大脑各部分消耗“燃料”的速度。

反物质能潜在且十分诱人的用途是用来制造星际航行火箭的超级燃料。将氢和反氢混合湮灭来获得能量，这种燃料的0.01克所产生的推力相当于120吨由液态氢和液态氧组成的传统燃料（B）。此外，利用反物质能进行星际旅行，还可以减少携带燃料的质量，进一步提高飞行器的飞行速度。 编辑本段动态发展

神秘“反物质”或许将成为人类的“末日武器”。欧洲核子研究中心的科学家们在欧洲当地时间的2010年11月17日表示，通过大型强子对撞机，他们已经俘获了少量的“反物质”，尽管只是少量的反氢原子而已，但已被科学界视为人类研究反物质过程中的一次重大突破。 存在时间是关键

实际上，早在1995年，欧洲核子研究中心就首次制造出了9个反氢原子。但反氢原子只要与周围环境中的正氢原子相遇就会湮灭，因此实验室中造出来的反氢原子稍纵即逝，科学家们根本无从研究它的真面目。2002年，欧洲核子研究中心的实验进一步表明，反氢原子可以大量制造，但如何让它们存在时间长一点仍是难题。

因此，这次实验成果的突破就在于，人工制造的38个反氢原子存在了大约0．17秒。这个时间在普通人看来也许非常短，但对科学家来说，已比先前有了实质性的延长，足够他们进行较为深入的观察和研究。 利用磁场作“陷阱”

欧洲核子研究中心介绍说，这次之所以能够将反氢原子捕获长达0．17秒，要归功于一种特殊的磁场。 在实验室中，反氢原子是在真空环境里制造出来的，正常情况下瞬间就会与正物质发生湮灭并消失。而这个强大而复杂的磁场会像陷阱一样“拖延时间”，使反氢原子与正物质的接触稍作延缓。实验显示，利用这种磁场，可以将“牵制”反氢原子的时间延长到十分之一秒的量级，这对于观察研究反氢原子来说已经“足够长”。

最终，欧洲核子研究中心在制造出的数以千计的反氢原子中，成功地使其中的38个存在了大约0．17秒。

科学家称，研究反物质，之所以选择氢原子入手，是因为氢原子只包含一个质子和一个电子，是最简单的原子，因此被看做是物理学领域最佳的研究对象。 反物质研究的重要一步

尽管这只是在实验室中制造并短暂捕捉到反物质原子，但科学界仍然欢欣鼓舞，认为这是物理学领域的一次突破，距离反物质的“真相”又“近了一步”。

刊登这一研究成果的英国《自然》杂志称，成功“捕捉”反氢原子后，通过比较反物质和正物质，科学家们就可以测试粒子物理学“标准模型”中最核心的基本对称理论。欧洲核子研究中心主任罗尔夫·霍伊尔在17日发布的一份新闻公报中说，“这是反物质研究领域的重要的一步。” 成功“抓住”反物质原子长达一千秒

欧洲核子研究中心的科研人员在2011年6月5日在英国《自然·物理》杂志上报告说，他们成功地将反氢原子“抓住”长达一千秒的时间，也就是超过16分钟，这有利于对反物质性质进行精确研究。反氢原子是普通氢原子对应的反物质形态。反物质与普通物质相遇就会湮灭，此前制造出的反氢原子往往只能存在几微秒的时间。2010年11月，欧洲核子研究中心利用反氢原子微弱的磁性，首次成功地用“磁场陷阱”束缚住了反氢原子，时间达172毫秒。 5日发表的新研究在束缚时间上取得了巨大突破。科学家在论文中说，他们在这一轮研究中，先后用磁场陷阱抓住了112个反氢原子，时间从1/5秒到一千秒不等。分析还显示，这次抓住的反氢原子大多数处于基态，也就是能量最低、最稳定的状态。这有可能是人类迄今首次制造出的基态反物质原子。如果能让反物质原子在基态存在10分钟到30分钟，就可以满足大多数实验的需要。

在这一轮研究中，科学家单次最多一次抓住了3个反氢原子。他们希望能将更多的反氢原子束缚较长时间，使测量数据在统计上更加精确。反物质是由反粒子组成的物质，反粒子的质量等特性与组成普通物质的粒子相同，但电荷等特性相反。氢原子由一个带负电的电子和一个带正电的质子构成，反氢原子则与它正好相反，由一个带正电的正电子和一个带负电的反质子构成。

反物质至今都是物理学领域的一大谜团。现有理论认为，在宇宙诞生的大爆炸中产生了数量相等的物质和反物质。但在人们观察到的宇宙中，物质占绝对主导地位。研究反物质原子的特性、比较它们与普通原子在物理规律上是否对等，可能有助于解开上述疑点。 编辑本段反氦-4

2011年5月4日，媒体从中国科学技术大学获悉，由中美科学家共同参与的相对论重离子对撞机(RHIC)-螺旋管径迹探测器(STAR)国际合作组，近日探测到氦核的反物质粒子——反氦4，这种新型粒子是迄今为止所能探测到的最重的反物质原子核。在反氦4的发现中，中科大师生在飞行时间探测器的研发中起到关键性作用。 这项成果发表在4月29日出版的英国最新一期《自然》杂志上。 “这是中美科学家国际合作的成功典范。 ”中科院上海应用物理研究所研究员、STAR中国合作组召集人马余刚表示。

每个类型的物质粒子都有与其相对应的反粒子，当一个粒子和它的反粒子碰撞时，它们就会湮灭，只留下能量。反氦4，又名反阿尔法粒子，是迄今为止所能探测到的最重的反物质原子核。 美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机，近日利用两束接近于光速的金核对撞来模拟宇宙大爆炸，产生类似于早期宇宙的物质形态。合作组科学家在对撞产生的约5000亿个带电粒子里成功找到18个反氦4。

中科大物理学院负责人介绍，根据宇宙大爆炸学说，在大爆炸时产生的正反物质数目是相等的，但现在的宇宙基本是由普通物质构成，这依然是物理学上的一个重大谜团，能在实验室中模拟在宇宙早期的环境中产生和研究反物质，对解释这个谜团以及寻找宇宙中新的物理现象，均具有重大意义。中科大从2000年就开始探测器预研，研发出第一个模块和样机，确定探测器最终设计，完成探测器批量制作，并在探测器运行的在线监测、离线刻度、粒子识别方法和相关物理的研究中，发挥了重要作用。特别需要指出的是，中科大2006级研究生黄柄矗是这次发现反氦4的主要贡献者之一。[2] 高能对撞能形成夸克胶子等离子体，这种炽热、稠密的物质包含数量大致相当的夸克和反夸克粒子。夸克胶子等离子体逐渐冷却后会变成一种强子气体并产生质子、中子和它们的反粒子。科学家们在金核相互对撞10亿次后形成的强子气体中共观察到了18个反氦-4，证明反氦-4确实存在，其包含4个反物质粒子：2个反质子和2个反中子。

科学家指出，反氦-4很可能是迄今观察到的最重的反物质，并预测下一个可能会“现身”的更重反物质将是反锂-6。

2011年北京时间6月7日消息，欧洲核子研究组织(以下简称CERN)的科学家成功长时间储存反物质，储存时间达到创纪录的16分钟，是此前的5000倍。 编辑本段宇宙时空扭曲效应

据国外媒体报道，英国华威大学的物理学家从星系旋转的角度入手，建立了一个涵盖整个星系时空模型，旨在解释粒子物理学中的一个突出的难题：为什么在宇宙诞生之初，物质和反物质可以共同存在于宇宙空间中。这个问题犹如一扇通往宇宙终极奥秘的大门，门的背后或许就隐藏着“上帝的秘密”。物理学家们设想了一个“纯洁”的宇宙：这个构想出来的宇宙中，所有的物理定律在宇宙中任何一个地方都能适用，具有极强的普适性。宇宙中粒子和反粒子的行为也同样按照相同的方式进行运动。

然而，近些年的粒子物理实验中发现，在物质和反物质的衰变中，K介子和B介子表现出显著的差异性。这就是被称为“电荷宇称不守恒”的一个证据，这个证据的发现对粒子物理学家而言，应该是个有些“尴尬”的现象，因为在弱相互作用下宇称不守恒的观点被提出后，物理学家由此推理出“电荷宇称守恒“（CP守恒）的观点，但是这个观点不能解释我们宇宙中物质为什么会存在的问题。也就是说，理论上宇宙诞生后产生的是相同的物质和反物质，我们也知道物质和反物质相遇会湮灭，如果按此推演，就不会有当前宇宙中的一切了。

英国华威大学物理学系的Mark Hadley博士相信其找到了一种可经得起检验的关于电荷宇称不守恒的证据，该证据不仅能保持宇称的奇偶性，而且还能使得电荷宇称不守恒的理论可以合理地解释在宇宙诞生之后物质与反物质之间的问题。

Hadley博士的论文已经发表在EPL（欧洲物理学快报）上，主要介绍了对于CP破坏（CP对称被破坏了）的一种源头，这个源头与克尔度量的不对称有关。其同时也认为：研究人员忽视了一个重要的效应，即我们星系的旋转对亚原子粒子的衰减会产生重大影响。

根据现在粒子物理学的观点，我们的宇宙在根本意义上就是不对称的，而且在弱相互作用中，有一个明显的左和右的不对称性，也有一个更小的CP对称破坏存在于K介子系统中。以上观点已经被体现在现有的粒子物理实验中，但是没有任何的解释。其中的一个可能的原因就是：我们银河系的自转的效应造成了我们时空的扭曲，这种扭曲程度足以影响到对实验结果的评定。而如果时空扭曲足以影响实验结果，那么可不可以在一定程度上认为我们的宇宙从根本上说是对称的呢。对于这个较为“奇异”的预测，欧洲核子研究中心已经在收集相关的数据，以证明星系的自转对结果的影响有多少。 对于星系自转所产生的效应，这是一个较为容易被忽视的问题。因为我们一直以来都是处于地球和太阳的引力场中，这是最直接的感受，对于整个银河系在某个方面对我们人类造成的影响还不是那么显著。而Hadley博士则认为整个星系产生的引力场将使得星系内部的时空产生扭曲，这种扭曲自然也包括太阳系在内，而这个时空扭曲效应的影响将是不容忽视的。如此巨大质量的星系自转所具有的速度和角动量拖拽着星系内部的时空，造成时空的形状的变形以及时间的膨胀效应。

而整个星系的旋转对我们地球周围的时空所产生的效应比地球本身的自转要强100万倍。当CP破坏在B介子衰变中被观察到时，这是一个较为关键的现象，其有助于解释在相同粒子物质与反物质的分裂基于不同的衰变率。但是，奇怪的是：即使研究人员观察到衰变中出现的较大的差异，但把这些各个衰变率进行相加时，研究人员又能得到一个与在相同粒子中物质与反物质分裂条件下相同的值。 据Hadley博士介绍：我们银河系的自转对时空的“拖拽”效应理论可以解释关于目前观测的一切问题。在相同粒子物质与反物质分裂中，他们不仅可以在镜像上对称，在其他的结构上也将保持对称。对于那些粒子衰变而言，这个观点并不是完全不合理的，这个衰变的机制可能开始于“镜像”时刻，然而，银河系的自转所产生的“拖拽”效应是显著的，造成的时空扭曲足以引起每个粒子结构的不同，使其经历不同的时间膨胀效应，而这正是衰变以不同方式进行的原因。

这就是说，在每个粒子进行衰变时，时空扭曲所造成的不同时间膨胀所带来的整体效应必须被考虑，CP破坏的消失和对称守恒也应该与此相关。这个理论的另一个亮点是其能被得到检验，其所预测的现象也能进行相关的测试。在欧洲核子研究中心，已经收集到了大规模的数据阵列，显示出在衰变的过程中，CP破坏是存在的，同时还能检验出星系的自转所产生的“拖拽”效应对其的影响。 目前，粒子物理学家正在考证类似银河系这样巨大的星系对实验中所观察到CP破坏有着多大的影响。同时，其也为那些理论家们提供打开了一扇大门：将CP破坏作为一个非常有用的工具以解释在我

们的宇宙诞生之初物质与反物质是如何进行分离的，如何形成我们现在所看到的物质宇宙。而事实上，由银河系旋转所产生的时空拖拽和时间膨胀效应对粒子实验的影响将是不容忽视的。而在极早期的宇宙中，可能存在足够的质量和旋转以产生时空拖拽，这个效应对物质与反物质的分布将产生显著的影响。

编辑本段反物质的来源

第一种来源在我们头顶之上的大气外层。在来自星际空间、充满电荷的宇宙线的轰击下，那里不断产生正电子。第二种来源则隐藏于放射性物质的原子中。某些不稳定的原子核拥有多余的质子，如钠22、溴35或碘122，实际上它们最终将衰变并释放出一个中微子、一个光子和一个正电子。第三种则是由雷暴制造。首先风暴云极化，然后雷电使云层突然去极化，大气中的电子突然发生喷射，接着[3]

产生伽马射线，最后伽马射线撞击大气中其它原子核，产生电子与反电子。