对很多人来说，反物质这个词听起来很花哨，颇具未来主义色彩，而且危险十足。想想汤姆·汉克斯主演的电影《天使与魔鬼》吧。一个疯子为了制造巨型炸弹，从实验室里偷出了反物质。这部电影既道出了关于反物质的部分真相，也加入了虚构的内容——可反物质到底是什么呢？
它的定义听起来……嗯，很有技术含量。“反物质和普通物质一样，只不过所有量子数的符号都是颠倒的”。我们可以继续以最重要的量子数——电荷为例。让我们从电子讲起吧。它有一个负电荷。现在把它的电荷量倒过来——一个带正电荷的反电子闪亮登场了，我们称它为“正电子”。它的质量和电子一样，只是它的电荷是正电荷。
如何得到反物质？
获得反物质不是一件容易的事情。你得用上爱因斯坦著名的公式：E=mc2。这个公式说，如果你想得到有质量的某样东西——比如反物质，只要取一些能量，将其转化就可以了。你要创造的东西质量越大，你需要的能量就越多。但这里又涉及自然界的另一个守恒定律：反物质不是单纯地由能量产生的。至少它不是单独产生的。它的产生伴随着相应数量的物质。
重反粒子需要大量的能量。人们制造出大型机器，把能量注入粒子，让它们相撞、释放能量，变成物质/反物质对。这些机器被称为“粒子加速器”。如果你只是想制造轻的反物质，比如电子/正电子对，一个高能光子就足够了。你可以从一种特殊的电离辐射——γ辐射中得到它。这种辐射是某种类型的核衰变释放的。其他类型的核衰变会直接产生正电子：β辐射。你可以用你个人的正电子辐射源来让你的朋友大吃一惊。只要到超市买一根香蕉就可以了。为什么会这样呢？香蕉中含有钾。有一小部分钾原子的原子核中比其他钾原子多携带一个中子。而其中的一部分会通过正电子辐射而衰变。不过，你放心，还没等吃下足够对你造成伤害的带正电子辐射的香蕉，你就已经吃撑了。
如果我们周围到处是反物质（香蕉不是唯一的来源），问题是：它会怎么样？它会消失。不是消失在虚空中，而是一旦遇到对应的物质，它就会湮灭。湮灭意味着所有的质量都会重新转化为能量。大多数情况下湮灭产生的是两个光子。这只是E=mc2倒推的结果。如果说的是正电子，它的湮灭会很快发生，因为我们周围的物质中有很多电子。
你可以在医学应用领域利用这种湮灭过程。如果这样的湮灭过程太多，它们会释放出大量的能量。《天使与魔鬼》中的反物质炸弹就是这么回事。
反物质炸弹真的存在吗？
如果你把0.5克的反物质和0.5克的普通物质放在一起会发生什么？只要将0.5克的2倍（物质加上反物质）代入算式E=mc2中（这意味着将质量与光速c的平方相乘得到能量），你就会得到90 万亿焦耳的能量。是不是很多？你可以把它换算成一个更常见的单位：香肠。吃一根香肠可以为你的身体增加30万卡路里的能量，这相当于120万焦耳。所以，如果你想通过吃香肠给身体增加0.5克反物质湮灭过程中释放的同等能量，你需要吃上7200万根香肠。被吓了一跳吧？好吧，虽然香肠可能是一个普通的单位，吃7200万根香肠可不是一个普通的过程。换一个例子，0.5克反物质湮灭所释放的能量相当于1945年8月9日在日本长崎市上空引爆的原子弹“胖子”爆炸所释放的能量。你看，0.5克的反物质已经能造成很大的麻烦了。幸运的是，从技术上讲，制造和储存这么多反物质几乎是不可能的。
储存一个反原子已经是相当大的难题了。因为你不能简单地把反物质放在盒子里储存。倘若你是从普通物质商店里买到的这个盒子，那它一定会和反物质湮灭。你能做的就是找到或者制造一个空的空间，即真空，在那里生产反物质。这样一来，它才不会与周围的物质湮灭。到目前为止，一切都还不错。但它很有可能会移动，从真空中溜出去。你应该知道接下来会发生什么。要使反物质留在真空的区域内，你不能用手拖拽它，而是要用电场和磁场。
所以反物质是很难储存的。制造普通的反粒子没什么大不了的，但是结合这些反原子，甚至利用它们造出反分子，这都是非常困难的。要想做成此事，你需要一个放射源提供正电子，还需要一个粒子加速器提供反质子。你得分别得到这两样东西。但你需要让你的反质子和正电子慢下来，然后让它们缓缓接近。如果你幸运的话，它们会结合成反氢。这就是你能想象到的最简单的反原子。
研究反物质世界
但这些家伙为什么这么有趣呢？我们说过，反物质和普通物质一样，只是电荷相反。除此之外，它们都是一样的。嗯，这是物理学家的假设。但是反原子会不会发出和普通物质一样颜色的光呢？一块反物质也会在重力的吸引下往地上落吗？我们假设它会。但我们不知道。它也可能受到排斥，所以往天上“落”。反物质实验的想法很多，物理学家才刚刚开始了解它。关于反物质的许多谜团仍未解开。比如：我们为什么会存在？
根据大爆炸理论（这里指的不是美剧《生活大爆炸》，而是真正的大爆炸理论！），宇宙是从一个包含巨大能量的单一的点演变而来的。这股能量被转化为物质/反物质对，再次湮灭。随着宇宙的不断膨胀，这个过程不断重复。在膨胀的过程中，宇宙和其中的事物冷却下来。冷却意味着能量减少。于是，成对物质的创造过程停止了。如果宇宙以能量为起点，创造和湮灭的过程都如我们所料，那么物质和反物质的量应该永远相等，事实真是这样吗？
很明显，如果我们抬头看一眼天空，看到的想必只有物质。当然，天上还有许多空无一物的地方。但我们看不到反物质。如果宇宙中有反物质，即使是在遥远的地方，我们应该也会看到它不时与普通物质发生碰撞的情形。但我们并没有看到那种场面，我们也不知道是为什么。似乎物质/反物质的产生有一点不对称。正是由于这种很小（一百万分之一）的不对称性，我们才会存在。
哦，对了。你怎么能区分电子和正电子？物理学家用磁场来区分。带电粒子会为磁场偏转。根据电荷的符号不同，带电粒子会偏转到一个或另一个方向。正是因为这样，他们才在宇宙辐射这种从远方照射地球的辐射中第一次观测到了正电子。他们观测到的这种粒子（至于物理学家如何观测小到肉眼不可见的粒子，在关于粒子探测器的一节有介绍）具有电子的所有特性，但进入磁场中后竟然向“错误的方向”发生了偏转。所以说，这是一种“错的”电荷，也就是正电子。
对于标准模型——即包含所有粒子及其相互作用方式的理论——中的每一种物质粒子，都存在一个相应的反粒子。还剩下一个问题。如果你在街上遇到一只狗，你怎么知道它是由物质还是反物质构成的？把狗放在磁场中也无济于事。狗是由原子组成的，而原子是中性的，因此狗在磁场中不会发生偏转。你可以说：因为街上的一条狗不与街道湮灭，因此它是条普通的狗，不是“反狗”。但为什么我们是由物质，而非反物质组成的？这纯粹是概念定义的问题，没有人愿意管自己叫“反”什么，所以“反”这个词指的是“另一个世界”。
