科技大观：探寻反物质缺失之谜

　　仰望星空，我们所能看到的世界基本都是由正物质构成的，它们形成了你我，形成了生命。然而，中也存在着正物质的对立——反物质。

　　自然界纷呈多样的宏观物体还原到微观本源，都是由原子核（包括质子和中子）和电子所构成的。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。正物质和反物质相遇后，会瞬间湮灭成为能量，能量率要远高于氢弹爆炸，这巨大的能量被认为是未来最理想的能源之一。

　　上世纪二三十年代，英国物理学家狄拉克基于量子力学和首次提出反物质概念。1932年，美国物理学家安德森发现“反电子”并命名为正电子，因此获得1936年诺贝尔物理学。其实，此前中国物理学家尧已经观察到了“反电子”迹象，只是当时没有意识到这就是反粒子。此后，人们开始利用粒子加速器人工制造并研究反粒子，1955年制造出反质子，后来又陆续制造出反中子、反氘核甚至反氦四。1995年，在欧洲核子中心制造出了反氢原子。这些反物质粒子和正物质粒子除了电荷不同，其他性质几乎相同。

　　物理学家认为起始于大爆炸，大爆炸之后应该有相同数量的物质与反物质。但为什么我们周围的自然界中几乎没有反物质呢？反物质去了哪里？目前有两种解释：一种认为是由于大爆炸产生的正反物质在演化中的性质不同，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；另外一种认为大爆炸产生的物质和反物质分别处在中的不同区域。

　　很多科学家相信，在的遥远之处有大范围的反物质星系区存在，那里的射线主要由反质子和反氦四组成，其中部分会飞进我们这个由正物质构成的区域。这样放置在地球大气层之外的磁谱仪就能接收到它，这是阿尔法磁谱仪（AMS）实验计划的主要物理目标之一。

　　AMS是由诺贝尔物理学获得者丁肇中领导的大型国际合作，发起人包括中国科学院院士陈和生和王贻芳。AMS探测器2011年升空，到目前已经持续运行超过7年，获取了超过1200亿线事例，并将持续运行到国际空间站结束，不早于2024年。AMS的核心“永磁体”由中国研制，其电磁量能器由中国、意大利和法国共同研制。

　　AMS能准确区分线中的各种不同粒子，找出从遥远的太空飞到AMS的反氦四粒子。反氦四是氦核的反物质粒子，被认为不太可能由碰撞产生。所以，如果能从射线中观测到反氦四粒子，将是反物质存在的有力。

　　近期，丁肇中在欧洲核子中心的报告中称，已经观察到两个反氦四候选事例。若AMS的结果了远处有反物质区域存在，将为揭开反物质缺失之谜提供重要的实验基础，是里程碑式的物理，值得期待。

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