【宇宙中的手性  7.】

  (7.  反物质世界的手性①）

 反物质与暗物质的区别：暗物质是在宇宙中实际存在，因为暗物质不与电磁作用起作用，它不会反射、折射光所以人类不易察觉，但是人类可以通过引力检测表现出。具体的讲就是星系的自转或公转等圆周运动受牛顿力学支配，可以通过星系转动的速度和方向可以计算出宇宙引力的总质量，这称为支力学质量。而星系本身的光亮度和质量是成正比的，也就是可通过星系的光质比测量出星系的质量，这又称为测量质量，而比较两者，可以发现动力学质量比测量质量大得多，这多出的一部分就是我们所看不到的暗物质。暗物质又分热暗物质和冷暗物质两种，前者为30%，是较为分散的质量小的速度快的星系，因为热运动有较的热量，所以称为热暗物质。而后者为70%，是一些颗粒较大质量较大速度较小的星团，因为热运动小故为冷暗物质。两者均在宇宙中隐身，但在星系自转和公转中发生出超常的引力作用，故为我们不易察觉的暗物质。

  反物质则是另外一类性质迥异的物质，也可以说是迥然不同的反面物质。反物质发现“反物质”的存在最早可追溯于狄拉克的方程中所说的一个预言，狄拉克方程统一了量子力学、狭义相对论及电子自旋，而自旋当时还是一个很新的概念，但狄拉克没有明确地预测新粒子的存在。大约在30年代的时候，安德森让宇宙射线通过云室及铅片。仪器被磁铁包围，而这些磁铁使不同电荷的粒子向不同的方向弯曲。每一粒通过照相底片的正电子，都会有一条离子轨迹，其曲率对应电子的质荷比，但轨迹方向与电子相反，意味着它的电荷也与电子相反。由此终于验证了狄拉克所说的预言，并且在此之后反质子、反中子、反夸克也都相继被发现。

 我们可以进一步认为，在标准模型中的所有粒子都有自己的反版本。这一发现也让我们知道了世界上不光只有普通物质世界还有反物质世界，但我们肉眼无法对反物质世界进行直接的观测。

 什么是反物质?“反”就很容易理解，就是所有物质的反面，是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分，并且科学实验已经证实，反物质是一种客观存在于宇宙内的实体。

 可以这样来解释反物质，在现代物理学中，目前发现的所有基本粒子都是成对的，而且成对的粒子的质量相等，但所带的电荷和其他特性却是相反的，就像有负电子，就有对应正电子；有带负电荷的质子，就有对应的带正电荷的反质子……

 所谓的反物质，就是与自然界存在的物质相反。形象来说，每个电子应该都带有一个负电荷、自转为1/2，轻子数为+1，我们换算一下，那么电子反物质的版本应该就是其质量应该和电子一样，没有任何的变化，但其自旋相反为-1/2，且带有正电荷，轻子数为-1，总的来说就是两者电荷相反、自旋相反、轻子数相反，但是其他任何特性都是一样的。

 反物质的特性首先我们要知道反物质是自然界正常物质的反状态，它并不是虚构的，是真实存在的。那么，为什么我们现在不容易观察到反物质呢，一是因为在宇宙诞生初期，一定温度的条件下，正反物质互相湮灭变成了能量（见下图），其中正物质粒子比反物质粒子在数量上多了10亿分之一，随着宇宙的碰撞冷却，多余的正物质就被保留了下来，也就构成了我们现在所看到的宇宙。二是虽然能量会自发的产生物质和反物质，但正物质总比反物质多那么一点点，所以总是在湮灭之后，存留下来的是正物质。

 其次反物质是有正质量的，并且以相同的方式受到重力影响，就比如电荷相反，虽然两者电荷相反、自旋相反、轻子数相反， 但是其质量是稳定的。

 最后由于反物质和物质拥有着相反的重子数，如果它们相遇以后会发生湮灭，并且最终以光子的形式释放出能量，换句话来说就是，正物质和反物质相遇就会变为纯能量，并且其过程是可逆的，高能光子相撞后能够产生正反物质。

总而言之，暗物质通常与反物质混淆，实际上天文学家通过研究知道暗物质不是反物质。

                                                            丰都智愚河畔环境技术工作室