反物質
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在粒子物理學裡，反物質是反粒子概念的延伸，反物質是由反粒子構成的，如同普通物質是由普通粒子所構成的。例如一顆反質子和一顆反電子(正電子)能形成一個反氫原子，如同電子和質子形成一般物質的氫原子。此外，物質與反物質的結合，會如同粒子與反粒子結合一般，導致兩者湮滅，且因而釋放出高能光子（伽瑪射線）或是其他能量較低的正反粒子對。正反物質湮滅所造成的粒子，賦予的動能等同於原始正反物質對的動能，加上原物質靜止質量與生成粒子靜質量的差，後者通常佔大部分。(愛因斯坦特殊相對論告訴我們，質量與能量是等價的)
反物質無法在自然界找到，除非是在稍縱即逝的少量存在（例如因放射衰變或宇宙射線等現象）。這是由於反物質若非存在於像物理實驗室的人工環境下，則無可避免地隨即與自然界的物質發生碰觸並湮滅。反粒子和一些穩定的反物質（例如反氫）可以人工製造出極少量，但卻不足以達到可對這些物質驗證其理論性的程度。
在科學與科幻領域，都有很大的疑問關於為何所見的宇宙很明顯地幾乎充滿了物質、是否有其他地方幾乎充滿了反物質，以及是否能夠駕馭反物質，但在現今可見的宇宙範圍中，明顯的正反物質不對稱性成了物理之謎中的最大難題之一。許多可能的物理過程都是在探究重子時所發現。
歷史
1927年12月，英國物理學家保羅•狄拉克提出了電子的相對論方程式，即狄拉克方程。有趣的是，等式中發現除了一般正能量之外的負能量結果。這顯示出一個問題，當電子趨向於朝著最低可能的能階躍遷時；負無限大的能量是毫無意義的。但為了要彌補這條件，狄拉克提出真空狀態中是充滿了負能量電子的「海」，稱作狄拉克之海。任何真實的電子因此會填補這些海中具有正能量的部分。
衍伸這個想法，狄拉克發現海中的這些「洞」則具有正電荷。起初他認為這是質子，但Hermann Weyl指出這些洞應該是具有和電子相同的質量。1932年由美國物理學家卡爾•安德森在實驗中證實了正電子的存在。在此期間，反物質有時也常被稱作「反地物質」。
反質子、反中子和反電子如果像質子、中子、電子那樣結合起來就形成了反原子。
反物質和物質一旦相遇，就相互吸引、碰撞而100%轉化為光並釋放出的巨大的能量，這個過程叫做湮滅。湮滅過程會釋放出正、反物質中蘊涵的所有靜質量能，根據愛因斯坦著名的質能關係式──E=mc²，一種在科學界受到普遍認同的理論認為，宇宙大爆炸早期曾產生了數量相當的物質和反物質，隨後發生的物質和反物質的湮滅消耗掉了絕大部分的正、反物質，遺留下的少部分正物質構成了現如今的物質世界。理論上宇宙大爆炸時所產生的粒子與反粒子應該數量相同，但是為什麼現今所遺留下來的絕大多數都是正粒子，這即所謂的“正反物質對稱性破壞”(對稱破缺)，雖然在幾個粒子對撞試驗中，都發現了正粒子與反粒子的衰變略有不同，及所謂的電荷宇稱不守恆(CP破壞)，但在數量上仍不足以解釋為何現今反物質消失的問題，這在粒子物理學上仍是一大未解決的問題。
儘管在人們已經在實驗室中製造出了為數眾多的反原子，然而目前在自然界中尚沒有發現反物質。一種觀點認為即使自然界中存在反物質，它也很快會和正物質發生湮滅。
時間表
1995年歐洲核子研究中心的科學家在實驗室中製造出了世界上第一批反物質--反氫原子。1996年，美國的費米國立加速器實驗室成功製造出7個反氫原子。
1997年4月，美國天文學家宣佈他們利用伽馬射線探測衛星發現，在銀河系上方約3500光年處有一個不斷噴射反物質的反物質源，它噴射出的反物質形成了一個高達2940光年的“反物質噴泉”。
1998年6月2日，美國發現號太空梭攜帶阿爾法磁譜儀發射升空。阿爾法磁譜儀是專門設計用來尋找宇宙中的反物質的儀器。然而這次飛行並沒有發現反物質，但採集了大量富有價值的資料。
2000年9月18日，歐洲核子研究中心宣佈他們已經成功製造出約5萬個低能狀態的反氫原子，這是人類首次在實驗室條件下製造出大批量的反物質。
應用
因為物質與反物質的湮滅時質量可完全轉換成能量，帶來最大的能源效率，且單位產量是核能的千百倍或常規燃料的億兆倍，所以一直有人研究其作為新能源的可行性，主要用於在太空很難補給燃料的航天用，甚至作為反物質武器。但是由於目前人為製造反物質的方式，是由加速粒子打擊固定靶產生反粒子，再減速合成的。此過程所需要的能量遠大於湮滅作用所放出的能量，且生成反物質的速率極低，因此尚不具有經濟價值。此外，不帶電的反物質無法以磁場束縛，保存上也是一大問題。
[ 本文被智者在2009-05-15 22:06重新編輯 ]
