什么是反物质
反物质的概念是伟大的物理学家狄拉克最初提出来的。大家知道物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，而原子又是由原子核和电子组成，原子核由质子等粒子组成。按照物理学中的理论，宇宙中的每一种粒子都应该有一与之对应的反粒子，反粒子带有与粒子数值相等而符号相反的电荷，譬如带负电的电子和带正电的正电子就互为物质与反物质。由反粒子组成的物质就是我们所说的反物质。
物质与反物质相遇时会发生湮灭变成光子，同时放出巨大的能量。也就是说，物质与反物质不能相遇。所以，地球上肯定没有反物质，太阳系中也没有。设想如果太阳系中有反物质，那么物质与反物质相遇、湮灭产生的能量早已把我们烘干了！通过几十年来的观测，天体物理学家已经确认：离地球大约一亿光年的空间范围内是由物质组成的而没有反物质。但量子力学认为，各种基本量(如电荷和动量)是守恒的，宇宙创生时产生了物质，必然产生了相等的反物质。例如物质世界中最简单的氢原子是由一个质子和一个核外电子组成的，那么也应该存在着由反质子和正电子组成的反氢原子。由于反物质所产生的光应该与物质是一样的，所以从光谱上无法确定反物质的存在，分辨物质和反物质的惟一办法是对所研究的星系物质进行物理检验。到目前为止，用各种方法所接收到的宇宙射线中仅发现少量的反质子而没有发现反物质的存在。那么，来源于宇宙大爆炸的反物质到了哪儿去呢？还有，反物质到底有些什么性质呢？和对应的物质完全一样还是有很大差别呢？如果详细列举，关于反物质的问题能够列出一箩筐，下面我们还是一个个地叙述吧。
探索反物质
为了探索反物质之谜，目前科学家采取了两种途径，一是在自然界中寻找反物质，研究反物质的自然状态；二是在实验室中制造反物质，从更多的角度研究反物质。
1997年4月，美国海军研究实验室、西北大学和加州大学伯克利分校等五个著名研究机构的天文学家宣布，他们利用先进的γ射线探测卫星发现，在银河系上方约3 500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源。它喷射出的反物质在宇宙中形成了一个高达2 940光年的“喷泉”。这是宇宙反物质研究领域的一个重大突破。正反物质相遇可释放出巨大的能量和比普通可见光强２５万倍的γ射线。银河系反物质“喷泉”是通过这一相接证据发现的，因而它对深入了解反物质的性质帮助不大。为了“面对面”地研究反物质，科学家想到了直接“捕捉”反物质。在地面，由于大气干扰，几乎不可能“捕捉”到反物质，因此科学家把目光投向了太空。１９９８年６月２日，美国“发现”号航天飞机携带阿尔法磁谱仪发射升空。这一核心部分由中国科学家制造的仪器，是当代最先进的粒子物理传感仪，目的是去太空寻找反物质。阿尔法磁谱仪这次随“发现”号上天，尽管没有发现反物质，但采集存储了大量数据。
在自然界中寻找反物质难度很大，而且很难进一步研究它的性质，因此近年来科学家尝试在实验室中制造反物质。
１９９６年，美国费米国家加速器实验室成功制造了７个反氢原子。此后，在实验室中制造反物质的工作受到很多科学家的高度重视。
目前在实验室中制造正电子、负质子等反基本粒子已是轻而易举，而将正电子与负质子组成反原子尚十分困难，因为将这两种粒子结合在一起并且能证实它们结合成反原子工作十分复杂，因此科学家需要研制功能更强大的研究工具。
目前，欧洲核子中心正在建设世界上最大的原子加速器——强子对撞机。这一对撞机得到欧洲国家和美国、日本、俄罗斯等国家的支持，预计将于２００５年建成投入运转，估计耗资60亿美元。科学家认为，随着一系列包括探测器和加速器等研究工具的投入使用，人们将进一步揭开反物质之谜。
如何制造反物质
总部设在瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)，是1954年成立的欧洲粒子物理实验室，是目前世界最大的粒子物理研究中心，有20个成员国。在欧洲核子研究中心工作的3 000余位科研人员，来自80多个国家和地区的500多个研究机构，从事物质的基本结构和它们的相互作用的研究。目前世界上的高能物理实验，约有一半是在欧洲核子研究中心完成的。通过使用高能粒子对撞机(也叫做离子加速器)可以制造反物质。欧洲核子研究中心建造的离子加速器，是沿环绕超磁场排列的一些巨大的隧道，超磁场可以使原子以接近光速的速度推进。当原子通过加速器出来时，它轰击目标，创造出粒子。这些粒子中的一部分，就是用磁场分离的反粒子。这些高能离子加速器每年只能产生几个毫微克的反核子。一毫微克是一克的十亿分之一。
科学家还利用加速器，将速度极高的负质子流射向氙原子核，以制造反氢原子。由于负质子与氙原子核相撞后会产生正电子，刚诞生的一个正电子如果恰好与负质子流中的另外一个负质子结合，就会形成一个反氢原子。在累计15小时的实验中，他们共记录到9个反氢原子存在的证据。由于这些反氢原子处在正物质的包围之下，因此它们的寿命极短，平均为一亿分之三秒(30纳秒)，无法存储及进行后续研究。
反物质的用途
科学家研究反物质有什么用呢？科学家目前可预测的一个可应用的特点是物质与反物质相遇会释放出所有的能量，能量释放率要远高于氢弹爆炸，因为后者只释放了物质内所蕴含能量的一小部分，携带反物质进行星际旅行，可以减少携带的燃料质量。不过，一项重大科学突破问世时，是很难估计它的应用前景的。曾有一位贵妇人质问电的发现者法拉第：“电有什么用呢？”法拉第巧妙地反问道：“新生的婴儿有什么用呢？”当１００多年前，汤姆森发现电子时，他不会想到这一突破会应用到我们现在的电视、手机、电脑中。２０世纪６０年代科学家发明激光器时也不会想到激光居然会应用到商店货物上的条形码、身份证上的防伪标记、灯光闪烁的迪斯科舞厅中。回顾历史，我们可以断言，也许在不久的将来，反物质会给我们带来一个又一个惊喜。
反物质为何远少于物质
在日本召开的第30届高能物理国际会议上，有两个研究小组公布了自己的研究报告，其中一个小组的发言人大卫·希特林说：“我们想要做的是对构成宇宙的基本组成加以了解。知道宇宙是由什么构成的，自从大爆炸之后它又是如何发展的。”理论上讲，世界上的一切都是相对称的，有组成世界的物质，就有与之相反的反物质存在。在宇宙形成之初，反物质比物质，今天，反物质只能在宇宙射线和质子加速器中找到了。那么那些反物质都到哪里去了呢？
第一，如果能证明反物质比物质衰减更快的话，将会对回答这个问题很有帮助。而这些科学家们研究的就是反物质的衰减速率，但是他们的结论离解决这个问题还有很远的路程。
第二种认识是由前苏联著名物理学家萨哈罗夫提出来的：他认为这一切都是源于物理定律微小的不对称，在大爆炸的最初瞬间，今天所能看到的几乎所有粒子都是融于一体的，成为X粒子，它非常之重，质量约为铝原子核的1万亿倍，随着宇宙冷却的进行，X粒子开始衰变，但是由于微小的不对称，最终变成的粒子和反粒子数目不相等，粒子数目比反粒子数目要多出十亿分之一，它们相互湮灭后剩下的这十亿分之一粒子就形成了今天的宇宙，因而再也看不到反物质世界。1964年曾在一种质子中发现了不对称现象，1998年和1999年美国费米国家加速器试验室的研究者曾在B介子中发现了不对称现象。但是对于这一理论，天文学界还远未达成共识。更深层次的解释还有待以后天文学家们的努力。
