反物质和暗物质 [复制链接]

第7版(国际)
专栏：资料

　　反物质和暗物质
　　阿尔法磁谱仪实验有两项重大任务：一是寻找宇宙中的反物质，二是寻找宇宙暗物质。
　　本世纪30年代初，英国物理学家狄拉克根据相对论性量子力学的考虑，提出反物质的假设。根据这个假设，世界上所有的粒子都有它们相应的反粒子。按照物质反物质对称的观点，早期宇宙中物质和反物质的数量应当相等，但是至今还没有观察到空间反物质（如反氦或反碳）的存在。
　　宇宙中是否存在反物质是科学上的一个谜。根据目前公认的大爆炸学说，宇宙是由大约150亿年前的大爆炸产生的。大爆炸后，宇宙在不断地膨胀和冷却。然而，根据粒子物理理论，大爆炸理应产生同样数量的物质和反物质。组成我们周围世界的物质的原子核是由质子和中子组成的，带正电。所谓反物质，它的原子核是由反质子和反中子组成，带负电荷。迄今为止，所有的实验都没有在宇宙中观察到反物质的存在。人类观测宇宙使用的是光学的方法，这种方法是无法区分物质和反物质的。
　　当今天体物理和宇宙论的另一难题是寻找暗物质。天文学上把宇宙中用光学方法看不到的物质称做暗物质，其特点是既不发光，又不与光发生作用（如不反射光），只存在万有引力。最近，天文学的观察和研究发现：暗物质在银河系和宇宙中大约都占90％。这个结论使天体物理学家和粒子物理学家大为震动。这些暗物质究竟是什么？众说纷纭。而用实验寻找这些暗物质则成为当今科学的一个难题。暗物质的湮灭，可能在反质子、正电子或光子的能谱中形成独特的分布。
　　阿尔法磁谱仪可寻找宇宙空间中的反碳核和反氦核，它对反物质探测的灵敏度比现在其他实验高出4到5个数量级以上。阿尔法磁谱仪能够精确测量在太空中反质子、正电子和光子的能量分布，进而有可能给寻找暗物质问题提供一些线索或答案。（新宇）