仰望星空，我們所能看到的世界基本都是由正物質構成的，它們形成了你我，形成了生命。然而，宇宙中也存在著正物質的對立——反物質。

　　自然界紛呈多樣的宏觀物體還原到微觀本源，都是由原子核（包括質子和中子）和電子所構成的。通常，原子核帶正電，電子帶負電。反物質則是正常物質的鏡像，它們擁有帶正電荷的電子和帶負電荷的原子核。正物質和反物質相遇后，會瞬間湮滅成為能量，能量釋放率要遠高於氫彈爆炸，這巨大的能量被認為是未來最理想的能源之一。

　　上世紀二三十年代，英國物理學家狄拉克基於量子力學和相對論首次提出反物質概念。1932年，美國物理學家安德森發現“反電子”並命名為正電子，因此獲得1936年諾貝爾物理學獎。其實，此前中國物理學家趙忠堯已經觀察到了“反電子”跡象，只是當時沒有意識到這就是反粒子。此后，人們開始利用粒子加速器人工制造並研究反粒子，1955年制造出反質子，后來又陸續制造出反中子、反氘核甚至反氦四。1995年，在歐洲核子中心制造出了反氫原子。這些反物質粒子和正物質粒子除了電荷不同，其他性質幾乎相同。

　　物理學家認為宇宙起始於大爆炸，大爆炸之后應該有相同數量的物質與反物質。但為什麼我們周圍的自然界中幾乎沒有反物質呢？反物質去了哪裡？目前有兩種解釋：一種認為是由於大爆炸產生的正反物質在宇宙演化中的性質不同，反物質逐漸消失，隻剩下正物質，不過目前的實驗結果並不支持這一結論﹔另外一種認為大爆炸產生的物質和反物質分別處在宇宙中的不同區域。

　　很多科學家相信，在宇宙的遙遠之處有大范圍的反物質星系區存在，那裡的宇宙射線主要由反質子和反氦四組成，其中部分會飛進我們這個由正物質構成的區域。這樣放置在地球大氣層之外的磁譜儀就能接收到它，這是阿爾法磁譜儀（AMS）實驗計劃的主要物理目標之一。

　　AMS是由諾貝爾物理學獎獲得者丁肇中領導的大型國際合作，發起人包括中國科學院院士陳和生和王貽芳。AMS探測器2011年升空，到目前已經持續運行超過7年，獲取了超過1200億宇宙線事例，並將持續運行到國際空間站使命結束，不早於2024年。AMS的核心“永磁體”由中國研制，其電磁量能器由中國、意大利和法國共同研制。

　　AMS能准確區分宇宙線中的各種不同粒子，找出從遙遠的太空飛到AMS的反氦四粒子。反氦四是氦核的反物質粒子，被認為不太可能由碰撞產生。所以，如果能從宇宙射線中觀測到反氦四粒子，將是反物質天體存在的有力証據。

　　近期，丁肇中在歐洲核子中心的報告中稱，已經觀察到兩個反氦四候選事例。若AMS的結果証實了遠處有反物質區域存在，將為揭開反物質缺失之謎提供重要的實驗基礎，是裡程碑式的物理成果，值得期待。

　　（作者為中國科學院高能物理研究所研究員、高能所AMS實驗物理分析協調人）

　　《 人民日報 》（ 2018年11月29日 22 版）

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