關於反物質，你可能不知道的四件事

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它就在你身邊，它是你的一部分，科學家仍在努力弄清楚它。

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對質：這與我們習慣的事情相反；它神秘地難以捉摸；當它離普通物質太近時，兩人在接觸時就會湮滅。

但非凡的事情還有更多，包括這四個引人入勝的事實。

所有原子都含有反物質

你學到的前三個亞原子粒子可能是質子、中子和電子。這些粒子構成了形成我們身體和周圍世界的原子。

在基團中，只有電子是基本電子，這意味著它不是由任何較小的成分組成的。另一方面，質子和中子都由稱為夸克和膠子的基本粒子組成。

質子和中子通常被描述為由三個夸克組成。但現實比這更混亂。質子和中子包含整個夸克、反夸克和膠子海洋。在質子或中子內部，粒子和反粒子不斷碰撞和湮滅。

西班牙國家研究委員會研究員、一本關於反物質的書的作者Beatriz Gato-Rivera說，質子和中子被描述為只由三個夸克組成，因為在這個出現和消失的粒子的漩渦中，三個夸克仍然沒有對質物質對應物。質子的反物質版本——反質子——包含三個未配對的反夸克。

反物質遍佈你周圍，在你的每個原子裡面，以及你周圍所有東西的原子。

反物質最初是透過數學預測的

1928年，英國物理學家保羅·狄拉克面臨著一個謎題。為了描述電子的行為，他提出了一個結合愛因斯坦狹義相對論和量子力學的理論。但為了讓他的數學方程發揮作用，他需要一個至少在當時還不知道存在的粒子。新粒子需要與電子具有相同的質量，但電荷相反。

三年後，他終於提出了這種粒子的存在，他稱之為“反電子”。

同年，加州理工學院的美國物理學家卡爾·安德森正在拍攝宇宙射線穿過被稱為雲室的粒子探測器留下的奇怪粒子軌跡的照片。1932年，安德森證實，這些軌跡來自狄拉克預測的粒子，這些粒子是宇宙射線與地球大氣層碰撞時產生的。安德森稱這些粒子為“正電子”。這是對反物質的首次確認觀察。

不平衡的數學方程也導致了對其他粒子的預測。在20世紀初，原子的質量和穩定性不能僅用它們的質子和電子來解釋。歐內斯特·盧瑟福提出，另一箇中性粒子必須增加它們的重量——中子。1930年，科學家需要一些東西來解釋為什麼在放射性衰變期間以β粒子形式發射能量的原子核不會直接向後退，而是以一定角度後退。Wolfgang Pauli提出，衰變必須同時發射另一個看不見的粒子——一個後來被稱為中微子的粒子。

科學家目前正在尋找其他粒子，包括軸子、超對稱粒子和暗物質粒子，這可以解釋粒子物理學和宇宙學中許多長期存在的謎題。

科學家可以製造部分由反物質製成的混合原子

透過減緩粒子減速器中的反質子，然後將其與低溫氦結合，科學家可以產生一個稱為反質子氦的亞穩態雜交原子。

像這樣的雜交原子被稱為“異國情調”原子。一般來說，一個外來原子有一個組成粒子被交換為另一個具有相同電荷的粒子。在某些情況下，新粒子是一種反物質形式。在反質子氦中，氦原子的電子被反質子取代。其他例子包括μ子（含有反μ子和電子）和正電子（包含電子和正電子）。

外來原子用於研究物質和反物質之間的相互作用。原子內粒子和反粒子之間的短尺度相互作用使研究人員能夠研究可能無法以其他方式研究的現象。

蘇黎世聯邦理工學院粒子物理學家Anna Soter表示：“這些短期相互作用是尋找新物理學的重要工具。”

科學家正在探測外來原子，以尋找反質子和電子之間異常“第五力”的跡象。科學家還使用奇異的原子來收集對粒子性質的非常精確的測量。這使他們能夠在標準模型中測試對稱性，例如預測粒子及其反粒子的質量和電荷應該完全相同（儘管符號相反）。

“到目前為止，亞穩態抗原生氦原子是科學家能夠使用鐳射光譜學研究的最大反物質外來原子。”“但更簡單的系統，如μ子和正電子，也令人興奮地研究。在沒有強相互作用的情況下，這些原子僅由基本粒子組成。”

除了創造混合粒子外，科學家還可以創造抗原子。例如，透過結合抗質子和正電子，歐洲核子研究組織的科學家正在生產抗氫。

科學家在我們的銀河系中發現的反物質比他們目前無法解釋的要多

20世紀70年代，歐洲航天局的INTEGRAL任務在銀河系中心檢測到伽馬射線訊號。該訊號的亮度和分佈表明，我們銀河系核心中相當於9萬億公斤的正電子（即1043個正電子）每秒被消滅——比科學家預期的要多得多。

所有這些正電子來自哪裡是一個懸而未決的問題。一些候選者包括銀河系中心的超大質量黑洞、附近的其他大質量黑洞、被稱為脈衝星的快速旋轉的中子星，以及暗物質粒子之間的湮滅。

幾項實驗旨在找到我們銀河系中心的伽馬射線的來源。例如，康普頓光譜儀和成像儀（COSI）是一種伽馬射線望遠鏡，它將成像我們星系的核心，以探測這些正電子的來源。其他努力，如擬議的全天空中能伽馬射線天文臺（AMEGO），也旨在揭示這個謎團。

最近，科學家檢測到第二次多餘的正電子，這個能量要高得多。2008年，俄羅斯衛星上的宇宙射線探測器PAMELA發現，經過地球的反物質粒子比科學家最初預測的要多。其他實驗，如2011年安裝在國際空間站上的AMS-02，證實了PAMELA合作的發現。

這些額外的正電子從何而來？已經提出了幾個假設。根據斯德哥爾摩大學天文學家蒂姆·林登的說法，最強的競爭者可能是脈衝星。

科學家一直在研究脈衝星的伽馬射線，以計算恆星釋放了多少正電子。目前，“科學家得到的數字與脈衝星將產生我們看到的多餘正電子的模型非常匹配。”

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