瞬间打开的眼界

　　2010年11月17日，欧洲核子研究中心通过大型强子对撞机，制造并短暂捕捉到了“反物质”原子，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。这个时间在普通人看来昙花一现，但对科学家来说，已足够他们进行较为深入的观察和研究了。
　　1908年6月30日凌晨，俄罗斯西伯利亚通古斯地区的森林里，一声巨响震耳欲聋，巨大的蘑菇云腾空而起，天空出现了强烈的白光，气温瞬间攀升，灼热烤人，草木烧焦，附近居民惊恐万状。这一爆炸波及到多个国家，西欧国家的人们在夜空中看到了白昼般的闪光，英国伦敦的很多自炽灯骤然熄灭，远在大洋彼岸的美国也感觉到了大地的颤动……
　　据估计，此次爆炸相当于1000枚原子弹的威力，数百平方公里内的城镇和森林在爆炸中毁灭。究竟是什么“秘密武器”使通古斯大爆炸的威力如此强大?这一度成为科学界的“世纪之谜”，令科学界大惑不解，众说纷纭。
　　直到1986年，在科学界的“反物质”研究有了突破性进展后，才有学者提出大爆炸可能系由“反物质”引起这一迄今为止较为可信的观点。那么“反物质”究竟是何方神圣，竟有如此魔力?科学家们正在不断探索，试图揭开“反物质”的神秘面纱。那么，“反物质”真的存在吗?人们能认识“反物质”吗?答案应该是肯定的。
　　
　　什么是反物质?
　　
　　自然界姿态万千、异彩纷呈：高耸的楼宇，广袤的原野，潺潺的流水，神秘的星辰……它们构成了宇宙万物，虽然形态迥异，但都由物质构成。质子、中子和电子是构成纷繁复杂的物质世界的基本粒子。当科学家们深入基本粒子领域寻根究底时，一种新的物质隐约在他们眼前晃动，这就是“反物质”。
　　像质子、中子、电子结合起来形成原子一样(见右图：碳原子结构图)，反质子、反中子和反电子结合起来就形成了反原子。由反原子构成的物质就是“反物质”。
　　“反物质”和普通物质其实并无二致。不同的是，组成“反物质”的粒子与组成普通物质的粒子在电荷等方面相反。例如质子质量为1个单位，电荷为+1个单位，反质子质量为1个单位，电荷为-1个单位：又如，电子质量与反电子质量相同，但电子电荷为1个单位，而反电子电荷则为+1个单位，因此也有人把反电子叫做“正电子”。
　　科学家推测，反质子和反中子结合在一起，能组成带负电的反原子核，反原子核和反电子结合在一起能组成反原子。物质世界有多少种原子，“反物质”世界中就有多少种反原子。由此延伸下去，宇宙也有其对应的反宇宙，在反宇宙里有反星系、反恒星、反地球、反房子、反食物、反衣服，一直“反”下去，直到反基本粒子。
　　但蹊跷的是，“反物质”一旦同现实世界中的“正物质”接触，便会在瞬间发生爆炸，与此同时，物质和“反物质”也变为光子或介子，释放出巨大能量，产生“湮灭”现象。虽然现行理论认为，宇宙从大爆炸中诞生时，同时产生了等量的正物质和“反物质”，但现在宇宙已经存在了150亿年，科学家很难在宇宙中找到“反物质”。寻找和研究“反物质”因而成为了物理学研究领域的热点和难点。
　　
　　“反物质”的发现历程
　　
　　“反物质”概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出的。他在20世纪30年代预言，每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子，例如反电子，其质量与电子完全相同，而携带的电荷正好相反。后来，他因此理论获得1933年的诺贝尔物理学奖。
　　1932年，美国科学家安德森发现了一种特殊的粒子，它的质量和带电量同电子一样，只是它带的是正电，而电子带的是负电。正电子的发现引起了科学界的震惊和轰动，但由此产生了一个新的问题——正电子的发现究竟具有偶然性，还是具有普遍性呢?如果具有普遍性，那么其它粒子是不是都具有反粒子?
　　于是，科学家们在探索微观世界的研究中又增加了一个寻找的目标。1955年，在美国的实验室中，反质子首先被找到，随后，又发现了反中子。上世纪60年代，基本粒子中的反粒子差不多全被科学家们找到了。一个“反物质”的世界渐渐被科学家如考古般地“挖掘”了出来。总体来说，“反物质”研究的进展稍显缓慢，原因是花费过于昂贵，用粒子加速器生产一千亿分之一克的“反物质”，需要耗资近60亿美元!而且“反物质”极不稳定，它可以把接触到的任何物质化为灰烬-…连空气也不能幸免。
　　1995年，欧洲核子研究中心首次制造出了9个反氢原子。但实验室中造出来的反氢原子稍纵即逝，科学家无从研究它的真面目。直到2010年11月17日，欧洲核子研究-中心通过大型强子对撞机，制造并短暂捕捉到了“反物质”原子，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。这个时间在普通人看来县花一现，但对科学家来说，已足够他们进行较为深入的观察和研究了。科学界为此欢欣鼓舞，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”。
　　“反物质”说虽然只是科学上的一种假说，有待进一步证实，但反粒子等“负性物质”是确实存在的，不但如此，现在又发现了反氘、反氢、反氦等一系列“反物质”。相信随着科学技术的不断发展和科学研究的不断深入，人们对“反物质”作用的认识一定会越来越深刻。
　　
　　反物质的应用：天使抑或巨魔
　　
　　“反物质”是人类目前所知威力最大的能量源。“反物质”不造成污染，也不产生辐射，这将会是一场新的能源革命，可以从根本上改变能源的供应模式。它能以100％的效率释放能量，而威力巨大的核裂变的效率不过是1.5％而已。一小滴“反物质”就可以维持整个纽约城全天的正常运转。1克“反物质”能释放相当于4000多万吨TNT炸药的能量，足以为23架航天飞机提供动力——比当年美国扔在日本广岛的原子弹的威力强2000倍。跟这种完全的能量释放相比，核裂变就像划燃一根火柴一样微不足道。举个最简单的例子，如果想把人类送上火星，需要千万吨以上的化学原料，而如果是以“反物质”为燃料的话，仅需要几十毫克，同时时间也大为缩短。在不少科幻小说中，主人公能在较远的宇宙中旅行，就是因为飞船运用了“反物质”燃料。
　　目前，科学家们已在尝试制造以“反物质”为能量、推进剂或爆炸物的“反物质”武器。它可能会具有以下特点其一，威力巨大，但附带的杀伤效应却较小，不产生核辐射，也就是说，它拥有氢弹的爆炸威力，却不造成核污染，是一种“干净的氢弹”；其二，“反物质”炸弹易于引爆，不像原子弹那样要求很高的点火温度，不必达到临界质量才爆炸，而在特别微小的质量下也能爆炸；其三，杀伤手段与破坏目标更为单一。可只应用爆炸产生的冲击波、电磁脉冲或是其他杀伤、破坏因素攻击特定目标。
　　当然，由于“反物质”本身之谜还没完全解开，要想把“反物质”武器投入战场，还需要很长时间，目前“反物质”武器还仅存在于科幻小说中，如根据《达芬奇密码》的姊妹篇《天使与魔鬼》改编而成的同名电影中，藏匿在罗马的“反物质”炸弹构成了电影的主线。尽管如此，美国空军己对其可能的军事用途，包括毁灭性效果产生了浓厚的兴趣，冷战以来，他们—直在资助与“反物质”有关的物理研究。
　　人们常常很难估量重大科学突破的应用前景。一百多年前，由于发现电子而获得1906年诺贝尔物理学奖的汤姆森，怎么也不会想到他的发现，如今会应用到与人们日常生活息息相关的电视、手机、电脑之中。20世纪60年代，科学家发明激光器时，也不会想到激光居然可以应用到商店货物上的条形码、身份证上的防伪标记等。
　　关于科学中新生事物的用处，有这样一个典故，曾有一位贵妇人询问电的发现者法拉第：“电有什么用呢?”法拉第巧妙地反问道：“新生婴儿有什么用呢?”也许在不久的将来，“反物质”会有更为广泛的用途，带给我们更多的惊喜。不过，人类要彻底揭开宇宙“反物质”之谜，还有漫长的路要