回顾：反物质一克价值62.5万亿美元，在宇宙中到底是种什么物质呢？

世界上最昂贵的东西

危险与破坏性并存，只要一丁点就能毁灭世界，用它制造的推进器可以完成质的飞跃。

湮灭和大爆炸，这便是反物质在大多数人心目中的样子，或者说在早期因为各种各样的传播让反物质一度封神。

反物质确实蕴含着极大的能量，但也没有我们所认为的那样过分夸张。

相比之下，它的价格才是真正令人感到吃惊的。

目前来讲，一克反物质的价格大约在62.5万亿美元，是迄今为止地球上最昂贵的物质。

反物质之所以如此昂贵的原因在于自然界中几乎不能“捕捉”到它们，与其他人工制造的物质不同，反物质的捕获的目的和科学大大增加了它的生产成本。

那么。什么是反物质呢？

超环面仪器，用来观测高质能粒子

在现代物理学中，反物质被定义为由“普通”物质中相应粒子的反粒子组成的物质。

例如粒子加速器每天都会产生微量的反粒子，人工总产量只有几纳克。

另外在宇宙中，宇宙射线碰撞和某些类型的放射性衰变等自然过程中也会产生反物质。

因此从这一角度来看，反物质并不是一个局限在物质本身的概念。

众多反粒子中只有一小部分能够被成功地束缚在实验中形成反原子，由于极高的生产成本和处理难度，这使得人类迄今为止还从来没有实现出宏观数量的反物质。

威尔逊云室观测到的正电子

如今我们都知道构成物质的基本粒子是质子、电子和中子，这在1930年时，英国物理学家保罗·狄拉克也提出了对电子的类似描述，他预言了电子的反粒子应该是存在的。

当时他写了一个方程式，并结合了量子理论和狭义相对论来描述电子以相对论速度运动的行为。

后来这个方程让他获得了1933年的诺贝尔奖，狄拉克方程将其解释为对于每个粒子存在一个对应的反粒子，与该粒子完全匹配，但电荷相反。

英国物理学家保罗·狄拉克

后来人们发现其他基本原子粒子也有反物质对应物，即反质子和反中子。

当一个粒子和它的反物质对应物相遇时，便会发生湮灭。

这意味着两个粒子会消失，它们的质量会根据爱因斯坦著名的质能等价方程发生变化。

这意味着即使少量的质量也能够转化为大量的能量，科学家经过计算分析。

反物质在湮灭过程中产生的能量比三硝基甲苯这类的化学爆炸威力高出100000000000倍，比核弹爆炸强出10000倍。

这或许是反物质在人们心中留下的最深刻的印象，当然，反物质还远不止这些作用。

反物质炸弹毁灭地球不成问题

科学研究证明，可观测宇宙几乎完全由普通物质组成，而不是物质和反物质的等量混合。

同样，从地球上观察到的大多数物质似乎都是由物质而不是反物质组成。

如果才能存在以反物质为主的空间区域，那么沿着物质和反物质区域之间的边界所产生的湮灭反应带来的伽马射线应该是能监测出来的。

正如我们前面所说，宇宙中的高能粒子碰撞不管在哪里，它都会产生反粒子。

撞击在地球大气层或太阳系中的任何其他物质的高能宇宙射线，它们产生的粒子射流也会产生微量的反粒子。

超环面仪器的8个部分

不过这些反粒子存在的时间极短，反粒子会与附近物质接触由此立即湮灭。

对于天文学家来讲，反粒子活动可以反映在宇宙中存在的高能天体时间，主要是相对论喷流与星际介质两个方面。

欧洲航天局利用伽马射线天体物理实验卫星对银河系中心进行观察，由此可以解释围绕银河系中心的巨大反物质云的起源。

而观测结果表明，云是不对成的，X射线双星的模式互相匹配。

当其主要位于银河系中心的一侧时，反物质云会获得恒星残骸留下的动能。

哈勃望远镜展示出来的星云

要想在人工环境下创造反物质也不是不行，科学家为了创造真正的反物质，他们将目光专注在最简单的物质形式氢中。

氢原子的组成十分简单，仅有一个电子和一个质子组成，这意味着它的反物质也会同样简单。

反氢由反质子和正电子组成，正电子被反质子吸引。

世界上第一个反氢在1995年创造于欧洲核子研究组织，科学家利用超级对撞机通过对反质子和氙原子碰撞制造得出。

阿尔法实验室用于捕捉反氢的装置

这种碰撞会产生一个正电子，它会被另一个反质子电吸引，随即形成反氢。

不过可惜的是，反物质粒子的存在时间极短，湮灭过程非常迅速，然后释放能量，几百万分之一秒就会消失不见。

正因如此，科学家一直在寻求一个方式来稳定反物质粒子。

保留反粒子的关键在于减慢反粒子的速度来防止它们发生碰撞，理论上可以通过一个比绝对零度高半度的瓶子把反物质装进去，由此实现反物质保存。

用于生产低能反质子的机器

截止2011年，科学家通过这种方法将反氢保留了15分钟。

值得一提的是，反物质并不像我们想象中的那样神秘，它同样也存在于我们的生活中。

自然界中尽管不存在稳定的反物质，但是会有一些反物质源。例如我们平时所吃的香蕉，它们也会释放反物质。

香蕉大约每75分钟便会释放一个正电子，这相当于一个电子的反物质。

“放心，香蕉不会爆炸的”

这是因为香蕉中含有少量的钾40，作为钾的同位素，随着钾40的衰变，因此香蕉会在这一过程中释放一个正电子。

另外，人体内也有钾40，但为啥人却不会产生湮灭或者说大量的能量释放？

事实上人类虽然能够发射正电子，但是人类自身产出的反物质极少。

如果将人一生中释放的反物质全部进行湮灭，它所产生的能量都不足以加热一杯水。

反物质无处不在

反物质在今天之所以如此昂贵，除了制造它十分麻烦外，要想保存它也非常不易，即使只有那么微小的一点。

理论上，制造1克反物质大约需要2500万千瓦时的能量，而这将花费100亿美元。

例如费米实验室中的粒子加速器，由它所产生的所有反质子加起来只有15纳克，另外在欧洲的一些大型地下粒子研究实验室就更少了，它们所制造的反物质重量只有1纳克。

欧洲核子研究组织的反物质陷阱

根据欧洲核子研究中心的说法，反物质仅是制造十亿分之一克就需要上亿克的能量，而制造反物质的花费在每克62.5万亿美元的样子。

除了科学用途，反物质在未来的应用前景十分广阔。

在医疗中，反物质可以帮助医疗设备进行医学成像。

比如正电子发射断层扫面，简称PET。通过β衰变，核素发射正电子导致自身失去多余的正电荷。

反物质能够应用到医疗中

带有过剩正电荷的核素可以轻易在回旋加速器中制造，并被广泛应用在医疗中。

目前医学界已经证明在治疗某些癌症的手段中，反物质治疗具备一定的医学潜力。

当然还有最激动人心的一部分就是星际旅行了，通过物质与反物质的碰撞带来的能量发射，粒子的全部静止质量将全部转化为动能。

每个单位质量的能量大约比化学能大10个数量级，而在今天使用的核能只在3个数量级。

想象中的反物质火箭

科学经过计算分析表明，如果反物质火箭能够制造出来，它的速度能够达到光速的72%左右。

但并不是所有湮灭能量都能为推进技术带来改进。

另外在质子和反质子之间的反应中，它们的能量会立即衰变成高能光子。

电子与正电子反映产生的伽马射线光子很难将其通过引导用于推进，目前的研究仍在理论探索中。

湮灭还是创造，这是反物质将给科学家带去的思考。