從中學時代我們就知道，世界是由物質組成的。但是，如今科學家提出了“反物質”的概念，對傳統觀點提出了挑戰。那麼，反物質是什麼？宇宙中是否真存在反物質呢？
反物質和物質是相對立的。它們是兩個不同的概念。眾所周知，物質構成了世界，而原子構成了物質，原子核位於原子的中心。原子核由質子和中子組成，帶負電荷的電子圍繞著原子核旋轉。原子核裡的質子帶正電荷，電子與質子所攜帶的電量相等，但一正一負。質子的質量是電子質量的1840倍，他們在質量上形成了強烈的不對稱性。這引起了科學家的關注。因此，有一些科學家在20世紀初就認為二者相差十分懸殊，因而應該存在另外一種電量相等而符號相反的粒子。如，存在一個同質子質量相等但攜帶負電荷的粒子和另一個同電子質量相等但帶正電荷的粒子。這就是“反物質”概念的最初觀點。
狄拉克是英國青年物理學家，他根據狹義相對論和量子力學原理，於1928年提出了這樣一個設想：在自然界中，存在著帶負電的電子，同時還存在著一種與電子一樣但能量與電荷都為正的正電子。這種電子可以稱為電子的“反粒子”。
狄拉克認為，物質和反物質一點相遇，就會互相吸引，併發生碰撞而湮滅，各自的質量也消失了，並釋放出大量能量，這些能量以伽馬射線的形式出現。在我們周圍的物質世界中不可能有天然的反物質存在的原因就在於此。
狄拉克的這一設想，對科學界震動很大，科學家們認為這種設想極有道理，因而，他們極力尋找和製造反物質。
1932年，美國物理學家安德森研究了一種來自遙遠太空的宇宙射線。在研究過程中，他意外地發現了一種粒子，這種例子的質量和電量都與電子完全相同，唯一不同的是在磁場中彎曲時，其方向與電子相反，也就是說他是正電子。這一發現論證了狄拉克的設想，並大大激勵了人們的研究熱情。他們紛紛投入到尋找反物質粒子的工作中。1955年，在美國的伯克利，錢柏林和西格雷兩位科學家利用高能質子同步加速器發現了反質子。西格雷等人於1957年又觀察到了反中子。
歐洲一些物理學家於1978年8月，成功地分離了300個反質子達85小時，併成功地儲存了這些反質子。1979年，美國新墨西哥州立大學的科學家進行了一個實驗，在實驗中，把一個有60層樓高的巨大氦氣球，放到高空，氣球在離地面35千米的高度上飛行了8個小時，捕獲了28個反質子。關於反質子的發現層出不窮，這些發現激發了人們的興趣。反中子和中子一樣都不帶電，但它們在磁場上存在差別。中子具有磁性且不斷旋轉，反中子也不斷旋轉，但其旋轉方向與中子恰恰相反。
順著這個線索，物理學家門繼續尋找下去，結果，發現了一大群新奇的粒子。到目前為止，一經發現了300多種基本粒子，這些基本粒子都是正反成對存在的，也就是說，任何粒子都可能存在著反粒子。
這樣，用人工的方法把反質子，反中子和正電子組成反物質原子這一設想在理論上是成立的。在實踐中人們利用粒子加速器人工資造出由一個反質子和一個反中子組成的反氘核，這個反氘核是人工製造出的第一類反原子核，它是美國布魯克海文實驗室研製成功的。由兩個反質子和一個反中子組成的反氦-3核實第二類反原子核。蘇聯在賽普霍夫加速器上曾獲得5個反氦-3核。而反原子是由正電子與這些反原子核相結合而得到的。1996年1月，歐洲核研究中心宣告德國物理學家奧勒特等利用該中心的設備合成得到第一類人工製造的反原子，即11個反氫原子。由於這一科研成果意義重大，歐洲核研究中心專門開會慶祝反原子的人工合成。物理學家門預言，技術上進一步的改進將會使大量生產反物質原子的設想成為可能。
對於反物質在自然界中究竟有沒有的問題，人們觀點各異。以往的一些理論認為，在宇宙中，正物質和反物質是對稱的、同樣多的。雖然，反物質在地球上只能出現在實驗室裡，且時間短暫，但是在茫茫宇宙中的某些部分卻有可能存在一些星系，這些星系由反物質構成。在那些星體上反物質的存在是極其“正常”的，而正物質卻很少在那些星體上存在。物質與反物質在電磁性質上相反而其他方面均相同，那麼，在宇宙總磁場影響下，他們各自向宇宙的相反方向集中，分別形成星系與反星系。根據這種觀點，宇宙應該一分為二，由正物質和反物質兩部分構成。可以想象，由反物質構成的星系應該距離我們極其遙遠。但是，至今我們也無法獲得關於反星系分佈的直接證據，因為有反物質組成的星系與正物質組成的星系發出的光譜完全相同，而我們今天的天文觀測手段還較落後，沒法將它們區分開來。
宇宙中應該存在一個反物質世界，這從理論上講是行得通的，可事實上並不這麼簡單。自然界的反粒子和反物質在地球上是不存在的。科學家們研究發現，核反應中長生的反粒子被大量正常粒子包圍著，所以產生出來沒多久就會和相應的正常粒子結合，兩者結合後，反粒子便不存在了，它轉化成了高能量的光子輻射。可人們至今還沒有發現這種光子輻射。在我們地球上很難找到反物質，因為普通物質無處不在，而反物質一旦遇到它就會湮滅。事實上，反物質仍能以自然形態存在於地球以外的宇宙中。由於反物質發出的光與物質發出的光一樣，所以人們無法從恆星發出的光來判斷它是物質還是反物質。因此人們推斷，完全可能有反物質構成的恆星存在於宇宙中，或者在距別的星球足夠遠的孤立空間中，甚至在銀河系中。自然界是由對稱性的，所以，其中必同時存在著由物質組成的星體和由反物質組成的星體。當然，物質和反物質不可能同處在一個星體中，因為二者碰到一起就要湮滅。
到底在宇宙中有沒有自然存在的反物質，還有待科學技術的進一步發展去證實。物理學家們努力搜尋反物質，希望能在宇宙中尋找到它們。
能不能直接觀測太陽系以外宇宙中的反物質呢？可以，但目前只有一個辦法，那就是研究宇宙射線。
在地面實驗室中很難探測到宇宙射線中的反物質，因為有一個稠密的大氣層在地球上空。穿越大氣層時，宇宙射線會與大氣碰撞而產生次級粒子，這些次級粒子又會與大氣粒子碰撞產生更次級的粒子，這樣幾經反覆，地面上測不到原始的宇宙射線，因此也無法確定宇宙射線中反物質存在的情況。為此，人們想方設法把探測器送上大氣的最高層，並一直希望能將探測器送到太空。過去，人們多次用高空氣球把高能反物質望遠鏡等探測器送到高空，探測宇宙射線中的正電子與反質子，但收穫不大，從未發現過比反質子更重要的反原子核。現在，隨著航天技術的發展，到太空中去尋找反物質的願望終於可以實現了
從太空看去，基本上由海洋覆蓋的地球幾乎是藍色的。雲層盤旋在人們熟悉的陸地形狀的上方。地球受到延伸至太空6萬千米處的巨大磁場的保護，從而不受太陽輻射的侵害。
1998年6月3日6時10分（北京時間），美國“發現”號航天飛機載著阿爾法磁譜儀，從肯尼迪航天中心發射升空。“發現”號航天飛機的成功發射，標誌著探索宇宙法反物質的重大科學實驗的開始。值得一提的是，阿爾法磁譜儀主要由中國科學家參與研製。
阿爾法磁譜儀的英文名字是 Alpha Magnetic Spectrometer,簡稱AMS，它主要由上下各2層的閃爍體、永磁體、緊貼永磁體內壁的凡符合計數器、內層的6層硅微條探測器以及契倫科夫探測器等各種探測器組成。
在阿爾法磁譜儀中，由銣鐵硼材料製成的永磁體是其主要結構，其重量約2千克，高1米、直徑1.2米、長0.8米，是一個空心圓柱體，其中的磁場強度為1400高斯，能長期在太空中穩定工作。根據磁場反應的粒子電荷以及粒子的速度、軌跡、質量等信息，AMS可以推斷粒子的正與反。可以說，當今最先進的粒子物理傳感器就是AMS。
航天試驗證明，阿爾法磁譜儀經受住了發射升空時的劇烈震動和嚴酷的太空工作環境的考驗，運行狀況良好，捕捉到許多帶電粒子的蹤跡，這些粒子是由次宇宙射線發射出的。按照預定的計劃，2001年2月，阿爾法磁譜儀被裝載到阿爾法國際空間站上，進行長達3年的反物質空間探測。
人們如此熱切地探求反物質，其目的不僅在於要證實理論的正確與否，而更實際的則是在於獲取巨大的能量。
任意半噸物質於半噸反物質相遇，則發生湮滅，並且會放出能量，這種能量將是燃燒1噸煤所放出的能量的30億倍。只要用正、反物質個1噸發生湮滅，湮滅所產生的能量就可以解決全世界1年所需的能量。而且湮滅後不留殘渣和任何有害氣體。因此，反物質是極乾淨的超級能源，同時更是理想的宇宙航行能源。據計算，10毫克的反質子只有一粒鹽那麼大，卻可以產生相當於200噸化學液體燃料的推進能量。通過這些能量，可以輕而易舉地將巨型航天器送入太空。科學家們設想造一艘頭部裝一個巨大的凹面反射鏡的光子巨船，要使飛船開動時，就將燃料庫中的物質和反物質分別有控制地輸送到凹面鏡前，讓它們在凹面鏡前適當位置接觸、湮滅，再轉換為極其強烈的伽馬射線，即光子流。這種光子流被凹面鏡反射出去，昌盛巨大的反作用力，就像氣體從火箭噴口噴出一樣，推動飛船前進。
儘管至今我們仍不能確定宇宙中有反物質，但我們也不能過早予以否定。因為距離我們100多億光年的天體是人類已觀測到的最遙遠的天體，但這並不是宇宙的邊緣，也許在更遙遠的太空中會有反物質存在。也可能確實有反物質存在於我們已經觀測到的宇宙中，只是由於某種原因使我們無法看到這些反物質。
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