神秘怪客 -- 反物质

    编者按：美国航天飞机“发现”号于美国东部夏令时间1998年6月2日18时06分，在佛罗里达州纳维拉尔角的肯尼迪航天中心成功发射升空，“发现号”航天飞机上搭载着人类探索宇宙奥秘非常重要的一台仪器--“阿尔法”磁谱仪，将设法实现科学家们一项雄心勃勃的计划：探索可能存在的反物质，揭开暗物质的神秘面纱。这台仪器未来几年的探测结果，有可能会影响人类对宇宙的由来和发展以及对世间万事万物如何构成的认识，以及人类将如何向浩瀚无垠的外太空开拓探索的进程。这台由华裔科学家丁肇中领导，并由中国科学家研制其核心部分的“阿尔法”磁谱仪使中国人为之自豪和骄傲。


　　科学家们假想，我们存在的物质世界有一个“孪生兄弟”--反物质世界。反物质世界虽然和物质世界质量相同，但其所带的电荷或其他粒子的物理属性却完全相反，科学家们猜测，宇宙中有一种人类用任何光学仪器都无法观测到的物质--暗物质。这种不着边际、难以捉摸的“宇宙怪客”竟然占到了宇宙总质量的90%，可人类至今也无法证实它。

　　要说清楚反物质，首先得弄明白什么是物质。人类生活在其中的是一个物质世界，人类所能见到的一切事物都是物质。物质都是由原子组成的，而原子又由带正电的原子核和带负电的电子组成。与物质相对应的，科学家认为，反物质是由反物质原子组成的，而反物质原子是由带负电的原子核和带正电的电子组成。也就是说，组成反物质原子的微粒的带电属性与物质原子正好相反。如果物质和反物质一旦相遇，组成它们的原子核和反原子核、电子与反电子就会立即“同归于尽”，全部消失，化为一道炫目的强光，并释放出巨大的能量。物理学上将这种现象称为“湮灭”。

　　目前人类已经在实验中“制造”出了带有反物质性质的带正电的反电子以及带负电的反氢原子核，但迄今为止还没有探测到自然存在的反物质。地球上没有反物质，就是在广袤的银河系及人类所能观测到的有限的宇宙空间中，人类也还未发现反物质。也就是说，自然界中如果存在反物质的话，也只能存在于人类未认知的某些宇宙隐秘处。

　　那么，怎样才能探测到宇宙中是否真有反物质的存在呢？这正是此次由“发现”号携带升空的“阿尔法”磁谱仪的“职责”所在。

　　“阿尔法”磁谱仪的探测结果将对本世纪科学家们有关宇宙产生的“大爆炸”学说的正确性产生决定性的影响。如果此次“阿尔法”磁谱仪没有探测到反氦原子核的存在，将证明“大爆炸”理论至少到目前还是正确的。可是如果“阿尔法”磁谱仪探测到了反氦原子核的存在，那么几十年来一直被认为是解释宇宙形成最好理论的“大爆炸”学说的正确性就将受到严重的挑战。

　　“阿尔法”磁谱仪将在距地面300公里的俄罗斯“和平”号空间站上进行100个小时的测试工作。这次飞行将对磁谱仪的性能进行全面的测试，科学家们同时更希望这次短暂的飞行和探测能够带回人类意想不到的结果。大约在2002年“阿尔法”磁谱仪将重返太空，在由美国、俄罗斯、欧盟国家和日本合作研制建造的“阿尔法国际空间站”上“定居”下来，在那上面工作3-5年。“阿尔法”磁谱仪在国际空间站工作的几年中，将有上百亿个宇宙带电粒子穿过它。只要它能够发现一个反氦原子核，就可能推断宇宙中存在着反星系，如果发现一个反碳原子核，则可推断有反星球的存在。

　　那么，发现反物质对人类社会来说具有什么实在的意义呢？是否会对人类的生活产生影响呢？科学家们认为，探测自然存在的反物质将会对人类产生巨大作用。