什么是反物质？
【什么是反物质？】1898年的假期，英国曼彻斯特大学的物理学教授阿瑟·舒斯特在《自然》杂志上发表了一篇简短的文章《潜在的物质——一个假期里的梦想》。他从电荷有正负，磁极有南北等现象谈起，假设了原子也有一个潜在的对称“伙伴”，并叫它“反原子”，而反原子组成的物质就是“反物质”。舒斯特设想了一些反物质可能存在的性质，但是那毕竟是1898年，电子才被发现一年，而早期粒子物理的主要研究对象——放射性射线还没有被发现。当时人类对于微观世界的认知非常的有限，舒斯特对于反物质的想象有些天真，所猜测的反物质的性质也有一些后来被证明不对的地方，所以他的假设仅仅停留在了想象阶段。
这篇短文大概是“反物质”这个概念第一次出现在顶尖学术杂志上，带着科学家的希冀，但更多的，更像是一种谨慎的试探。舒斯特在文章的最后问道：Do dreams ever come true? 这个梦想能会成为现实吗？舒斯特大约是故意使用一种调侃式的文笔写了这篇文章，毕竟，“反物质”这个观点在当年可以说是疯狂。
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阿瑟·舒斯特在1898年发表的文章《潜在的物质——一个假期里的梦想》
然而舒斯特是幸运的。仅仅在三十多年后，真正的反物质就露出了端倪。
1928年，一个年仅26岁的年轻人保罗·狄拉克写下了电子量子理论的方程式，这个方程成功的描述了电子在微观世界的行为，并不带矛盾地同时遵守了狭义相对论与量子力学两者的原理。然而这个方程有一个奇怪的属性：它有两个解，其中的一个解的能量为正，恰好对应了电子的运动。而另一个解，则令人疑惑的带有负数的能量。
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保罗·狄拉克
狄拉克认为，这个负能量解应该是在描述一种像是半导体中“空穴”的粒子。在他的理解中，空间中的正物质电子就像是在木板上的木块，而反物质“空穴”则像是类似于华容道游戏中的那个缺失的木块。通过移动其他的木块，这个空穴也可以像是粒子一样“运动”起来，并且一旦与正物质电子结合，也就是将一块木块堵住这个缺失的洞，这一对正反粒子都会消失。
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一个数字华容道游戏。游戏中缺失的木块就像是一个电子“空穴”，也就是狄拉克认为的反物质粒子。
而理查·德费曼和厄恩斯特·斯蒂克尔堡等人则对狄拉克方程的负数解有着不同的理解。他们认为，这个负数解是在描述一种向时间的反方向运动的粒子。就像好莱坞导演克里斯托弗·诺兰拍摄的电影《信条》里描述的那样，当人类向着时间的正方向运动时，人类看到的向着时间反方向运动的物体，就会产生一种左右颠倒、电荷相反的感觉。
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理查·德费曼
狄拉克和费曼等人的两种解释虽然看起来十分不同，但是实质都是在描述一种带有正能量的电子的反粒子，也就是所谓的正电子。狄拉克方程预言，舒斯特假想的“反粒子”可能是存在的。
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英国伦敦西敏寺内的狄拉克墓碑。碑上就刻有狄拉克方程。
1932年，在大西洋的对岸，美国物理学家卡尔·安德森在观测宇宙射线穿过铅板后在磁场中的云室里留下的照片时，发现了一种“与电子很像，但是带正电”的粒子。安德森把这种粒子命名为“正电子”，这也是人类第一次在实验中观测到反物质。
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安德森观测到的正电子在云室中留下的轨迹的照片。正电子从下往上运动，在磁场中穿过一层薄薄的铅板之后，改变了轨迹弯曲的曲率。轨迹弯曲的方向表明，正电子与正常电子所带的电荷相反。
四年之后，同样是安德森，在观测放射源发出的射线轰击铅板的产物时，发现了一个光子变成一对正负电子的事件，这又一次证实了四年前他发现的粒子就是正电子。这个发现也为他带来了1936年的诺贝尔物理学奖。
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卡尔·安德森的诺贝尔奖演讲《正电子的产生和性质》
我们知道，原子是由质子、中子等核子所构成的原子核，以及核外运行的电子所构成的。仅仅是电子的反粒子还不能稳定的构成反物质，如果想要真正构建出反物质，同样需要质子、中子的反粒子。
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