俗話說物極必反,可見事物都是存在對立麵的。那麼宇宙中的物質會不會有與之對應的反物質呢?什麼又是反物質呢?
反物質是和物質相對立的一個概念。眾所周知,原子是構成化學元素的最小粒子,它由原子核和電子組成。原子的中心是原子核,原子核由質子和中子組成,電子圍繞原子核旋轉。原子核裏的質子帶正電荷,電子帶負電荷。從它們的質量看,質子是電子的1840倍,形成了強烈的不對稱性。因此,本世界初有一些科學家就提出疑問,二者相差這麼懸殊,會不會存在另外一種粒子,它們的電量相等而極性相反,比如,一個同質子質量相等的粒子,可帶的是負電荷,另一個同電子質量相等的粒子,可帶的正電荷。
1928年,英國青年物理學家狄拉克從理論上提出了帶正電荷“電子”的可能性。這種粒子,除電荷同電子相反外,其他都一樣。1932年,美國物理學家安德遜經過實驗,把狄拉克的預言變成了現實。他把一束r射線變成了一對粒子,其中一個是電子,而另一個是同電子質量相同的粒子,帶的就是正電荷。1955年,美國物理學家西格雷等人在高能質子同步加速器中,用人工方法獲得了反質子,它的質量同質子相等,卻帶負電荷。1978年8月,歐洲一些物理學家又成功地分離並儲存了300個反質子。1979年,美國新墨西哥州立大學的科學家把一個有60層樓高的巨大氦氣球,放到離地麵35千米的高空,飛行了8個小時,捕獲了28個反質子。從此,人們知道了每種粒子都有相應的反粒子。
人們根據反粒子,自然聯想到反原子的存在。一個質子和一個帶負電荷的電子結合,便形成了原子。那麼,一個反質子和一個帶正電荷的“電子”結合,不就形成了一個反原子了嗎?類推下去,豈不會形成一個反物質世界嗎?於是有人認為,宇宙是由等量的物質和反物質構成的。
從理論上看,宇宙中應該存在一個反物質世界。可事實並不這麼簡單。經研究發現,粒子和反粒子一旦相遇,他們就會“同歸於盡”,從而轉化成高能量的V光子輻射。可這種光子輻射人們至今還沒有發現。在我們地球上很難找到反物質,因為它一旦遇到無處不在的普通物質就會湮滅。
那麼,宇宙中存在著反物質嗎?存在著一個反物質世界嗎?按照對稱宇宙學的觀點,它們是存在的。這一學派認為,我們所看到的全部河外星係(包括銀河係在內),原本不過是個龐大而又稀薄的氣體雲,由等離子體構成。等離子體既包含粒子,又包含反粒子。當氣體雲在萬有引力作用下開始收縮時,粒子和反粒子接觸的機會就多了起來,便產生了湮滅效應,同時釋放出巨大能量,收縮的氣體雲開始膨脹。這就是說,等離子體雲的膨脹,是由正、反粒子的湮滅引起的。
基於以上觀點,反物質世界一定在宇宙中某個地方存在著。如果反物質世界真的存在的話,那麼,它隻有不與物質會合才能存在。可物質和反物質怎樣才能不會合呢?為什麼宇宙中的反物質會這麼少呢?這些都是待解之謎。