Phản vật chất thường được giới thiệu trong các bộ phim và tiểu thuyết như một khái niệm khoa học viễn tưởng, được mô tả như một nhiên liệu hiệu quả cho các tàu vũ trụ. Năng lượng đáng kinh ngạc của nó bắt nguồn từ phản ứng hủy diệt khi vật chất và phản vật chất gặp nhau, và một gam năng lượng tương đương với hai quả bom nguyên tử Hiroshima. Nếu năng lượng này được sử dụng làm chất đẩy, lượng 10 gram là đủ để tàu vũ trụ đến sao Hỏa trong một tháng. Tuy nhiên, chi phí tạo ra phản vật chất là cực kỳ cao, với ước tính tiêu tốn một gam trong hàng trăm tỷ đô la. Tại sao phản vật chất lại có năng lượng và đắt đỏ như vậy? Vấn đề này đi sâu vào lãnh thổ bí ẩn này.

Nhà vật lý người Anh Paul Dirac đã giới thiệu thuyết tương đối trong khi nghiên cứu vật lý hạt, đề xuất phương trình Dirac nổi tiếng, cung cấp một góc nhìn mới để giải thích hành vi của các electron. Khái niệm về các electron cấp âm bất ngờ xuất hiện trong lý thuyết của ông, điều này ban đầu khiến cộng đồng khoa học bối rối. Nhưng Dirac sau đó đề xuất rằng các mức âm này thực sự chứa đầy các electron tích điện dương, tạo ra cái gọi là "chân không". Lý thuyết của ông không chỉ giải thích vấn đề mức năng lượng âm mà còn dự đoán sự tồn tại của positron, phản hạt của electron.

Trong 1995, Dirac mạnh dạn dự đoán rằng tất cả các hạt phải có phản hạt tương ứng, có nghĩa là có vật chất bao gồm hoàn toàn các phản hạt, tức là phản vật chất như chúng ta biết ngày nay. Năm 0, nhà vật lý người Mỹ Carl Anderson đã thực nghiệm phát hiện ra positron, xác nhận lý thuyết của Dirac. Kể từ đó, các nhà khoa học đã phát hiện ra các loại phản hạt khác, chẳng hạn như phản proton và phản neutron. Năm 0, CERN đã tạo ra thành công một nguyên tử phản hydro, đánh dấu lần đầu tiên con người tạo ra thành công phản vật chất.

Phương trình khối lượng-năng lượng của Einstein E = mc² là một nền tảng quan trọng của vật lý hiện đại, cho thấy mối quan hệ chuyển đổi giữa khối lượng và năng lượng. Khi các nhà khoa học tiếp tục khám phá cách chuyển đổi khối lượng thành năng lượng hiệu quả hơn, con mắt của họ đã chuyển sang phản vật chất, có tiềm năng lớn. Khi phản vật chất gặp vật chất thông thường, nó sẽ tiêu diệt và giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ, một quá trình cao hơn nhiều so với tốc độ chuyển đổi năng lượng của phân hạch hoặc nhiệt hạch hạt nhân.

Bất chấp năng lượng đáng kinh ngạc của phản vật chất, việc sản xuất và lưu trữ phản vật chất vẫn là một thách thức lớn trong điều kiện công nghệ hiện nay. Các phòng thí nghiệm hàng đầu thế giới chỉ có thể sản xuất một lượng rất nhỏ phản vật chất, và thời gian lưu trữ vô cùng hạn chế, điều này khiến việc ứng dụng phản vật chất còn rất xa. Vì vậy, trong khi tiềm năng của phản vật chất như một nguồn năng lượng là rất lớn, chi phí sản xuất nó là quá cao, với giá thị trường hiện tại là khoảng 5,0 nghìn tỷ đô la mỗi gam.

Đối với nguồn năng lượng của tương lai này, có khả năng gần như vô hạn, nhân loại vẫn cần phải vượt qua nhiều khó khăn trước khi có thể thực sự nắm bắt được sức mạnh của mình. Chúng tôi mong nhận được những hiểu biết sâu sắc của bạn về những bí ẩn và ứng dụng của phản vật chất. Cảm ơn tất cả các bạn đã xem, tôi là người hướng dẫn khám phá vũ trụ, và tôi mong được gặp bạn trong phần tiếp theo!