宇宙学最大的谜团：对称性破缺，为什么几乎不存在反物质？

物理学家认为，宇宙中的一切都是由三种基本的物质构建的，它们是质子、中子和电子，这三种物质的排列组合产生了宇宙中的一切。

从地球到火星到仙女座星系，甚至是到宇宙的边缘，我们依然能看到由这三种基本粒子构成的物质，然而对宇宙学家来说这里隐藏着一个谜团：为什么我们的宇宙中有这么多正物质，反物质却几乎不存在呢？

这就是对称性破缺，即宇宙大爆炸瞬间产生的正物质和反物质的量不一样，正物质没有完全湮灭，这才产生了我们看到的宇宙。

反物质听起来像是科幻小说中的概念，但它是非常真实的，它是粒子物理学标准模型的一个关键部分，1932年，Carl D. Anderson在加州理工学院使用云室和磁场进行的实验中首次探测到了反物质。

从物理特性上看，反物质除了电子外其他跟正常物质完全一样，但也正是因为反物质的电子和正常物质相反，所以它们在接触后就会互相抵消，或者说湮灭，并在此过程中把百分之百的质量变成能量释放出去，相较之下核聚变的质能转化率只有0.7%。

后来的研究结果表明反物质的质量和普通粒子完全一样，研究反粒子受到电磁力的影响时，实验再次发现它们的行为与普通粒子完全相同，只是电荷相反，但当物理学家开始研究弱相互作用力时，他们意识到反物质粒子和正常粒子存在非对称性。

尽管反物质在某些方面与物质表现出了不同，但关于它是否遵循与物质相同的重力定律，一直是科学界的一个未解之谜，CERN的物理学家进行了实验，试图确定反物质是否与物质一样受到重力的向下拉扯，或者它是否会表现出不同的重力特性。

在CERN进行的ALPHA实验中，科学家们首次在地球表面上获得了反物质的重力加速度的实际数据，实验结果显示，反氢原子大约有75%通过实验室容器的底部逃逸，表明反物质受到向下的重力拉扯。

也就是说在目前的情况下，反物质并不具备反重力，它未来也许只能被当做是质能转化率百分百的能源，而不是反重力的源头。

尽管反物质在弱相互作用中与物质表现出了差异，但这些差异并不足以解释宇宙中物质与反物质的巨大不对称性，我们仍然不知道在宇宙大爆炸瞬间究竟发生了什么，为什么正常物质会比反物质更多。

如果未来我们能掌握反物质的产生和湮灭机制，也许能帮助我们更好地掌握宇宙早期的条件，以及物质和反物质不对称性的起源，而暗物质和暗能量这宇宙中两个最大的谜团，也许跟反物质也有一些关系。

总体来看

反物质触及了物理学的许多基本问题，从宇宙的起源和结构到基本粒子的性质。随着实验技术的进步和理论研究的深入，我们对反物质的理解将不断增进，可能会在物理学乃至其他科学领域引发革命性的变化。