反物质可能做新能源

反物质是一种假想的物质形式，在粒子物理学里，反物质是反粒子概念的延伸，反物质是由反粒子构成的。物质和反物质结合，如同粒子和反粒子结合一般，导致两者湮灭并释放出高能光子或伽玛射线。物质与反物质完全是“正”与“负”的关系。作为构造世界万物的最基本单元，正常原子的中心是带正电的原子核，核外则是带负电的电子。而原子核是由一定数量的质子和中子组成的。在20世纪二三十年代之交，带正电的反电子被率先发现，此后又发现了反质子、反中子，人们惊讶于这个世界上竟有带负电的反原子核。

在著名的《星际迷航》系列电影中，反物质是一种燃料(其作为燃料动力系统的工作原理是需要利用正反物质相互湮灭而释放能量)。“企业”号宇宙飞船可实现曲速飞行、超光速抵达宇宙中任何一个地方，都仰仗于它的反物质动力系统。尽管这只是科幻作品，但负责任的科学家们推断，要进行恒星际宇宙航行时需要携带相当多的反物质，如果是对另一个行星系统进行考察并登陆，那么还需要携带足够的反物质燃料用于减速。据粒子物理学家推算，如果一艘恒星际宇宙飞船重量为100吨，设计速度为光速的40%，则其必须携带的反物质质量要相当于80艘超级油轮的装载量。如果能将最大速度降低为光速的20%，需携带的反物质燃料质量会大幅降低。

对反物质的研究是当今物理学领域的一大难题。虽然现行理论认为宇宙从大爆炸中诞生时产生了等量的正物质和反物质，但我们很难在宇宙中找到反物质，寻找和研究反物质因此也成为物理学领域的热点和难点。在实验室里，科学家对反物质相对比较了解，可惜现在的宇宙环境中却没有很多反物质。在极微量的反物质中，最早被人们发现的就是正电子，而在所有反粒子中，最容易获得的也是正电子。在宇宙学中，对解释今天宇宙中“物质—反物质比”的极其重要的理论，就是“CP破坏”。现在，通过一系列有理的假设，宇宙学家可以得出在宇宙诞生的大爆炸后数秒内的极端状况下，由“CP”破坏”所导致的普通物质数量超过反物质数量的结论。已探测到的“电子—正电子”这对正反物质结合的系统在碰撞湮灭过程中所释放出来的能量，是可以根据爱因斯坦的质能方程E=mc2算出的。现在越来越多的研究认为:反物质是可以作为新型燃料的。

据报道，2011年，欧核中心的物理学家捕获的反氢原子保持了1000秒。这个时间并不长，但对于主持反氢激光物理装置项目的科学家来说，却是4个数量级的重大突破——他们此前的记录是捕获了38个反氢原子并保持了172毫秒，其实已是从更早期的百万分之一秒数量级提高到十分之一秒的数量级了，而2011年的实验成功将309个反氢原子保持到1000秒，从而为更深入观测反物质争取了宝贵的时间。国际合作研制的PAMELA(反物质探测和轻核天体物理载荷)探测卫星在地球磁场中发现了反质子的存在。2011年12月，NASA(美国国家航空航天局)的费米伽马射线天文望远镜以最新数据证实了宇宙存在着过量的反物质，而这次结果是在2008年PAMELA卫星捕捉的一次非同寻常的反物质信号的基础上完成的。为了寻找更加无可置疑的证据，丁肇中领导、耗资22亿美元研制的“阿尔法磁谱仪2”(AMS－02)已发送到了国际空间站。这台被称为“科学之未来”的强大仪器，拥有巨型磁铁可用于解析宇宙射线，兼而探测正电子的过量和骤降，同时标示出地球轨道上的反粒子。

AMS－02拥有的是远比费米望远镜更高的能量探测范畴，因此也被视为可对反物质谜案作出结论的科学利器。而最近的研究发现，巨大的行星，如木星，其磁场中应该存在着比地球更多的反质子。科学家设想在未来，一种以正、反物质的混合物为推进器燃料的火箭，能够在宇宙中以光速的70%左右飞行。这意味着，借助这种新型物质发射火箭，人类前往离地球最近的4.2光年之外的半人马座约只需要6年时间。由湮灭迸发出的巨大能量，正是“反物质火箭”研究的理论基点——听起来和“企业”号星舰的动力原理类似。而据发表于物理学网站arXiv上的文章称，1千克正反物质相互作用时所释放的能量，是同等重量核反应堆燃料的1000多倍，更是同等重量碳氢化合物的20亿倍。此项研究借助了一款用以帮助展示大型强子对撞机内粒子活动状况譬如质子和反质子流的计算机软件。

当然，如今科学家观察到的反物质，还是极其微量，且稍纵即逝。少数几个被搜到的反物质，如反氢原子、反氦原子，不仅在质量上还相当轻，且可持续的“寿命”短到无法以秒来计算。但专家认为，它们的每一次现形，都是将人们引向反物质神秘世界的航标。