反物質為何存在？為何宇宙大爆炸之後消失？

反物質在宇宙大爆炸之後產生，然後就消失了，這到底是為什麼，一直是一個未解之謎，所以現在各國的科學家都比較重視對於反物質的各種研究。

歐洲該項目的研究負責人表示，他們已經測量到反氫原子在頻率經過的反應。到目前為止，反原子跟普通的原子的反應都是一樣的，沒有任何區別，這說明這些完全都符合標準模型理論。

至於未來，該負責人表示他們還將進一步對各種的反物質進行不同的研究，力求找到更加確切的物質與反物質完全相同的證據。

在計算機模擬中，我們的銀河系周圍分布著比實際能夠觀測到的多許多的子結構。這些子結構或大或小，大的好像麥哲倫星雲，而小的，可能甚至都無法用先進的望遠鏡看到。我們可以使用光學望遠鏡看到的子結構，都必然有著大量恆星與氣體，但有的子結構可能大部分都是由暗物質構成，光學望遠鏡對此無能為力。然而這並不意味著我們就無法探知它們。

根據最流行的被稱為WIMP的暗物質模型，暗物質粒子也有正粒子和反粒子，當正反粒子互相湮滅的時候，便有可能釋放出一些高能的伽馬射線。如果我們有靈敏的伽馬射線望遠鏡，那麼就有可能看到這些子結構，並且進一步可以明確暗物質的性質。

幸運的是，費米空間望遠鏡給了我們這樣的機會。發射於2008年的費米空間望遠鏡瞄準的正是我們一直知之甚少的伽馬射線波段。伽馬射線的能量極高，穿透能力很強，而且對於人體有很大的傷害，我們對於宇宙當中伽馬射線的來源仍然了解很少，觀測也相當困難，費米空間望遠鏡就顯得及其重要了。

它對於伽馬射線的能量分辨能力和來源的方向分辨能力即便放到今天八年以後來看，也是相當先進。去年年底，我國發射的暗物質粒子探測衛星悟空號在指標上就和費米空間望遠鏡相當。但是畢竟費米空間望遠鏡已經積累了八年的數據，因此想要迎頭趕上還需要很長時間。

一、對稱性

在微觀世界裡，基本粒子有三個基本的對稱方式：一個是粒子和反粒子互相對稱，即對於粒子和反粒子，定律是相同的，這被稱為電荷(C)對稱;一個是空間反射對稱，即同一種粒子之間互為鏡像，它們的運動規律是相同的，這叫宇稱(P);一個是時間反演對稱，即如果我們顛倒粒子的運動方向，粒子的運動是相同的，這被稱為時間(T)對稱。

這就是說，如果用反粒子代替粒子、把左換成右，以及顛倒時間的流向，那麼變換後的物理過程仍遵循同樣的物理定律。

二、對稱性的破壞

楊振寧(Chen-Ning Franklin Yang)教授1951年與李政道(Tsung-Dao Lee)教授合作，並於1956年共同提出「弱相互作用中宇稱不守恆」定律。不久，科學家很快又發現，粒子和反粒子的行為並不是完全一樣的!一些科學家進而提出，可能正是由於物理定律存在輕微的不對稱，使粒子的電荷(C)不對稱。

日常生活中，時間之箭永遠只有一個朝向。老人不能變年輕，打碎的花瓶無法復原，過去與未來的界限涇渭分明。但在物理學家眼中，時間卻一直被視為是可逆轉的。比如說一對光子碰撞產生一個電子和一個正電子，而正負電子相遇則同樣產生一對光子，這個過程都符合基本物理學定律，在時間上是對稱的。如果用攝像機拍下兩個過程之一然後播放，觀看者將不能判斷錄像帶是在正向還是逆向播放。從這個意義上說，時間沒有了方向。物理學上這種不辨過去與未來的特性被稱為時間對稱性。

1998年年末，物理學家們卻首次在微觀世界中發現了違背時間對稱性的事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發現，正負K介子在轉換過程中存在時間上的不對稱性：反K介子轉換為K介子的速率要比其逆轉過程——即K介子轉變為反K介子來得要快。

至此，粒子世界的物理規律的對稱性全部破碎了，世界從本質上被證明了是不完美的、有缺陷的。

對稱性的缺失，說明並不是具有相同數量的物質和反物質，就目前的狀況來看，我們周圍存在著由物質構成的東西，顯然物質佔有絕對的優勢，而反物質只是偶然現象的結果，而且它只存在極短的時間。

對稱性反映不同物質形態在運動中的共性，而對稱性的破壞才使得它們顯示出各自的特性。如同建築和圖案一樣，只有對稱而沒有它的破壞，看上去雖然很規則，但同時顯得單調和呆板。只有基本上對稱而又不完全對稱才構成美的建築和圖案。大自然正是這樣的建築師。當大自然構造像DNA這樣的大分子時，總是遵循複製的原則，將分子按照對稱的螺旋結構聯接在一起，而構成螺旋形結構的空間排列是全同的。但是在複製過程中，對精確對稱性的細微的偏離就會在大分子單位的排列次序上產生新的可能性，從而使得那些更便於複製的樣式更快地發展，形成了發育的過程。因此，對稱性的破壞是事物不斷發展進化，變得豐富多彩的原因。

三、反物質就在我們身邊

2008年，美國利沃莫爾實驗室(Livermore)在實驗中，通過直接將激光照射到目標黃金上，使電子通過電離作用加速分裂;在這一過程中，電子與黃金的原子核相互作用，以催化劑的身份實現正電子的生成。激光在時間和空間上集中能量，從而在實驗室條件下非常快速地生成了密度極高的正電子。

反物質不應從正物質通過超光速轉化而來，反物質能夠從正物質中產生。這實驗說明了反物質就在我們身邊，就存在於正物質之中。他們可能以基本粒子的形式存在於粒子之中，現在的夸克理論就認為，介子是由同色的一個夸克和一個反夸克組成的束縛態。夸克都是被囚禁在粒子內部的，不存在單獨的夸克。雖然有些人據此提出反對意見，認為夸克不是真實存在的;然而夸克理論做出的幾乎所有預言都與實驗測量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理論是正確的。

對於宇宙中的物質和反物質的研究一直是各國科學家比較感興趣的課題，同時也是比較難解答的天文學難題。不過最近外國某媒體報道，歐洲的科學家們找到了一種新的方法來解答到底物質跟反物質是不是相同的，這一途徑就是利用激光照射在反原子上，然後觀察反原子的反應跟激光照射在原子上的反應是不是一樣，這樣就為各國科學家研究反物質帶來了新的希望。

大家都知道在浩瀚的宇宙中由於大爆炸產生了同等數量的物質和反物質，而現在我們所認識的宇宙中主要的組成就是來自物質，而對於反物質的認知還比較少，對於現在宇宙中的這一現象到底是為什麼，科學家目前的研究水平還不能給出明確的解釋。尤其是 現在的反物質捕捉都及其的困難，這是因為只要反物質接觸到宇宙中的物質就會迅速毀滅消失。

現在歐洲科學家成功的對反氫原子利用特製的磁陷阱進行了研究，該研究的項目負責人表示，他們研究的目的是通過研究來證實物質和反物質是否一樣，都遵循標準模型理論。這個所謂的標準模型理論其實就是宇宙中的組成各個物質的基本粒子和基本力(強力，弱力，電磁力)。

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