在宇宙的搖籃階段,科學家推測其構成並不僅僅由我們周遭所見的普通物質組成,他們相信其中蘊含著與物質等量的反物質成分。反物質,這個名字聽來神秘又危險,正是物質難以理解的鏡像存在。科學家們推斷,在宇宙的黎明時期,是由物質與反物質這兩大基石所共同搭建的,每一個物質粒子都有一個與其性質完全相反的反粒子對應,這聽起來匪夷所思,然而這正是宇宙的秘密之一。
那麼,反物質究竟是何種存在,又為何如今它似乎消失得無影無蹤呢?簡而言之,反物質其實就是物質的鏡像,它們的主要區別在於攜帶的電荷性質截然相反。普通物質由原子構成,進而由帶有負電的電子和帶有正電的質子等亞原子粒子構成,而反物質則包含了這些粒子的對應版本,它們品質相同但電荷相反。
想像一下在我們的宇宙中,正反物質相遇的情形,就如同兩架空中相撞的飛機,一架由物質構成,一架則是由反物質打造。它們的碰撞將引起一場宇宙煙火,不會留下任何殘骸,但能量並未消失,而是以兩個高能 γ射線光子的形式釋放出來,展示了巨大的能量。
最大的謎題圍繞著反物質的去向:如果在宇宙誕生之初,物質與反物質的數量是相等的,那今天反物質去了何方?我們仰望星空,只能見到普通物質的蹤跡,反物質的蹤影難覓,除了可能存在於銀河系核心的一些痕跡。為何我們的宇宙看起來幾乎完全是由物質構成,而反物質彷彿消失得無影無蹤?
一個可能性是,在宇宙的初生階段,物質粒子的數量可能僅比反物質稍多,因此在它們相互毀滅的剎那,有少量的物質倖存下來,成為那個古老戰場上的老兵,我們便是這股在物質與反物質交融時釋放出的巨大能量的殘餘。
而目前,關於為何物質與反物質之間存在如此不平衡的狀況,我們的理論還無法給出答案。沒有這種不平衡,我們也許就不會存在。然而,儘管物質看似贏得了勝利,並構成了我們周圍的一切,我們是否可以設想在宇宙遙遠的角落存在反物質的領地呢?
科學已經發展到能夠在實驗室的加速器中創造出微量的反物質,這些反物質粒子可以被用於醫學上的 PET 掃描,它們在人體內產生正電子,用於大腦的正電子發射斷層掃描。許多人在接受 PET 掃描時,可能未曾意識到自己實際上被注入了反物質,因為 PET 中的 P 即代表正電子,亦即反電子。這些反電子與電子碰撞並湮滅時,會釋放出 γ射線,從而被儀器檢測到。
反物質的認識和應用目前只觸及了冰山一角,在接下來的幾十年裡,反物質的實際應用可能將逐步成為現實,比如將其作為驅動力來源,其效率將遠超現有的化學燃料,並可能達到光速的70%。若我們能掌控反物質,它將為人類實現星際旅行的夢想提供前所未有的動力。