要由观测来分辨远处星系由物质构成或反物质构成并不容易,至今的天文观测只是接收远处天体所放出的光子 。 原则上,正物质天体若辐射光子,那么同样的反物质天体应当辐射反光子 。 但是光子是纯中性的粒子,因此光子与反光子是同一种粒子 。 这样,天文学家通过可见光、射电、X射线或 γ 射线观测,原则上无法区分他的目的物是由物质构成还是由反物质构成 。 恒星和星系除了辐射光子外,它们还辐射中微子 。 中微子与反中微子很不一样,如果天文学家能接收中微子,那么他就能区分物质天体与反物质天体 。 可惜中微子与任何物质的相互作用都很微弱,造一个能接收它们的仪器很困难 。 今天用这办法来区分物质天体或反物质天体还办不到 。 那么让我们问:与我们最邻近的太阳或月亮会是由反物质组彻吗?
月亮是离我们最近的天体,由地面出发的宇航员已在月球上登陆过 。 如果月球是由反物质组成的,那么在那位宇航员与月球接触时,湮灭过程早已把他转化为介子了 。 这是直接证据,表明月亮是正物质天体 。 至于太阳,那是人类没有可能登陆的地方 。 那么怎么才能知道它不是由反物质组成的呢?太阳表面的气体很热,其中热运动速度较快的原子的速度已超过了太阳表面的逃逸速度,这就是太阳风的起因,若太阳是反物质恒星,太阳风就由反原子组成,它吹到行星上,就会和行星的正原子相湮灭 。 于是正物质组成的行星会逐渐消失掉,这种消失过程没有发生,就证明了整个太阳系中没有反物质天体 。 这样,如果要存在反物质天体,它至少应在太阳系之外 。
1979年,美国科学家把一个有60层楼高的巨大气球放到离地面35公里的高空,气球上载有一批十分灵敏的探测仪器,结果,它在高空猎取了28个反质子 。 这是在地球以外第一次发现的反物质 。 除此之外,还在星际空间发现了反物质流 。
把眼光放远到整个银河系,要问的是:在这个由千亿个恒星构成的系统中,会有一部分是反恒星吗?今天人们也已能肯定地回答:不会有 。 我们从地面上能接收到太空中飞行的宇宙射线 。 观测统计表明,宇宙射线粒子中反质子仅是质子的万分之几,并且这少量的反质子是高能粒子碰撞的次级产物,而不是原始的,此外宇宙射线中有很少的 α 粒子(即氦核),但是反 α 粒子却一个也没有发现过,这些事实说明原初的宇宙射线是由正物质组成的 。 如果银河系中有反物质恒星,那么宇宙射线粒子将与它碰撞而发生湮灭 。 湮灭产生的 π 0 介子将很快衰变而成 γ 光子 。 因此这种湮灭过程是能够通过 γ 射线的观测来发现的 。 正是没能找到湮灭过程所放出的很有特征性的 γ 光子,使人们知道,银河系中并没有反恒星的存在,整个银河系都是由正物质组成的 。
我们的宇宙是由大量星系构成的 。 若在远处有反物质组成的星系,原则上也能用同样的道理来发现 。 星系之间并不是真空,而是弥漫着很稀薄的气体 。 因此,若既有正物质星系又有反物质星系,那么正反物质必会相遇,相遇处必会有湮灭过程发生 。 人们着意地寻找了相应的 γ 射线,而没有找到过 。 于是得出结论:在三千万光年的范围内不会有巨大的反物质星系存在 。 若在更远的地方有这种湮灭发生,由于它的信号太弱而没有被发现是不能排除的 。 所以上述结论是今天的观测能力所能给出的回答 。
在这样的结果面前,人们的看法分成了两种 。 一种认为宇宙中正反物质应当是等量的,需要的是从更远处去寻找反物质星系存在的证据 。 另一种认为事实已暗示,宇宙中没有大量的反物质存在,需要的是从宇宙的演化中去寻找造成今天没有反物质的原因 。 反物质是物质的镜像 。 物质由原子组成,原子又由质子、中子和电子组成 。 质子带正电,电子带...通常物质中没有发现过反物质,即使在实验条件下,反质子也一瞬即逝 。
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