反物質

反物質（英語：antimatter）佇粒子物理學中是反粒子概念的延伸，反物質是由反粒子構成的，親像普通物質是由普通粒子所構成的。比如講一粒反質子佮一粒反電子（正電子）能形成一个反氫原子，親像電子佮質子形成一般物質的氫原子。此外，物質佮反物質的結合，會親像粒子佮反粒子結合一般，致使兩者湮滅，而且因為釋放高能光子（伽瑪射線）抑是講其他的能量較低的正反粒仔著。正反物質煙滅所造成的粒仔，予這个動能等於是原始正反物質對的動能，加上原物質靜止質量佮生做粒仔靜質量的差，後者通常佔大部分。（愛因斯坦相對論指出，質量佮能量是等價的。）

反物質無法度佇自然界揣著，干焦有小縱然間的少量存在（譬論講因為放射衰變抑是宇宙射線等等的現象）。 這是因為反物質若準真有物理實驗室的人工環境之下，是無法度避免拆開就佮自然界的物質發生相磕的煙。反粒子佮一寡穩定的反物質（比如講反氫）會使人工製造出足少量的，但是基本不足以達到會當對遮的物質驗證其理論性的程度（毋過大量的正電子會當由正子斷層照影等儀器產生 )。

佇科學抑是科幻方面，焦點環繞在為何所見的宇宙差不多充滿物質、敢有其他的所在是差不多充滿了反物質以及是毋是會當駕駛反物質，佇今年有可見的宇宙範圍內底明顯的正反物質毋著稱性成做物理的最大難題之一。真濟可能的物理過程攏是咧探究重子時所發現。

歷史

一九二七年十二月，英國物理學家保羅 ・ 狄拉克提出了電子的相對論方程式，即狄拉克方程式。趣味的是，等式發現除了一般正能量以外的負能量結果。這顯示出一个問題，當電子趨向到上低可能的能階級動遷時；負無限大的能量是攏無意義的。但是為著欲彌補這條件，狄拉克提出真空狀態中是充滿了負能量電子的「海」，稱作狄拉克之海。任何真實的電子所以會補這个海中具有正能量的部份。

衍生這个想法，狄拉克發現海中的遮的「空」是有正電荷。起初伊認為講這是質子，但赫爾曼 ・ 外爾指出講遮的空應該是有佮電子仝款的質量。一九三二年由美國物理學家卡爾 ・ 安德森佇實驗中證實矣正電子的存在。佇咧這个時陣，反物質有時仔閣予人號做「反地物質」。 雖然狄拉克家己無用使用反物質這个術語，毋過後來的科學家將反質子等粒仔稱呼做反物質。完整的反物質元素週期表由夏爾 ・ 予內底一九二九年完成。

性質

反質子、反中子佮反電子若像講質子、中子、電子按呢結合起來就變做反原子。

反物質佮物質一旦相拄，互相吸引、相挵並完全轉化做光並釋放出來的能量，這个過程叫做煙滅。煙滅過程會釋放出來、反物質中蘊涵的所有靜質量能，根據愛因斯坦出名的質能關係式 ─ ─ E=mc²，一種佇科學界受著普遍認同的理論認為，宇宙大爆炸早期捌產生數量相當的物質佮反物質，隨後發生的物質佮反物質的煙滅消磨掉去矣絕大部份的正、反物質，遺留落來的少部份正物質構成做現此時的物質世界。理論上宇宙大爆炸時所產生的粒仔佮反粒子應該數量相仝，但是為啥物現此時所留落來的真大多數攏是正粒子，這即所謂的「正反物質對稱性破壞」（對稱破缺）， 雖然佇幾粒仔對挵試驗當中，攏發現講正粒子佮反粒子的衰變略有無仝，人講的電荷宇講無守恆（CP 破壞）， 毋過數量猶是無夠解說為啥物現此時反物質消失的問題，這佇粒子物理學上猶是一大無解決的問題。

應用

因為物質佮反物質的湮滅時質量會當完全轉換做能量，帶來上大的能源效率來，而且單位的產量是核能的千百倍抑是定有規燃料的億兆倍。根據愛因斯坦的質能關係式 E=mc 二。其中 E 共煙滅產生能量，m 參與的正物質佮反物質煙滅前總靜止質量，c 為光速 ≈ 三 x 一百空八米 / 秒。比如講伊，二分之一克反物質煙滅所產生的能量大約佮廣島市原子爆炸所產生的能量不止仔濟（就是一克反物質煙滅所產生的能量大約是二石三萬噸 TNT 當量，或者是差不多兩百億千卡）， 所以一直有人研究其實成做新的能源的可行性，主要用真歹補給燃料的航太用，甚至做反物質武器。毋過因為目前人為製造反物質的方式，是由加速粒仔打擊固定靶產生反粒子，閣減速合成的。所致這个過程所需要的能量是雄雄變做保險的能量，而且成反物質的速率真低，閣因此閣有經濟的價值。此外，反物質佮物質相拄會發生湮滅，保存上嘛是一大問題。

參閱

• 反粒子
• 量仔場論
• 粒子物理學

延伸閱讀

• G . Fraser . Antimatter , The Ultimate Mirror . Cambridge University Press . 兩千 . ISBN  九百七十八追空抹五百二十一孵六鼻五千兩百五十二孵空 .

外部連結

• Freeview Video'Antimatter'by the Vega Science Trust and the BBC / OU
• CERN Webcasts ( RealPlayer required )
• What is Antimatter ? ( from the Frequently Asked Questions at the Center for Antimatter-Matter Studies )
• FAQ from CERN with lots of information about antimatter aimed at the general reader , posted in response to antimatter's fictional portrayal in Angels & Demons
• What is direct CP-violation ?
• Animated illustration of antihydrogen production at CERN from the Exploratorium .