标准模型中的反物质

反物质听起来像科幻，但在标准模型里它再寻常不过：每一个物质粒子都有一个孪生体，质量相同而电荷相反。电子有正电子；每个夸克都有一个反夸克。把一个粒子和它的反粒子凑到一起，它们就会湮灭，在一道纯能量的闪光中消失（通常变成光子）。与其说它是一种奇异的附加物，不如说它是被烙进理论方程本身的一个内在镜像。

它之所以是内在的，原因很美：当你把量子力学与狭义相对论结合起来，数学本质上就迫使反粒子必须存在——狄拉克在 1928 年注意到了这一点，并在任何人看到正电子之前就预言了它。所以粒子表其实有一份隐藏的第二副本：几乎每一项都对应一个电荷相反的反粒子（少数中性粒子，如光子，是它们自己的反粒子）。反物质在加速器里、甚至在某些医院的扫描中被例行地制造出来，它遵循与物质相同的标准模型规则，几乎完美地对称。

那个“几乎”是物理学最深的谜题之一。如果物质与反物质完全对称，早期宇宙本应造出等量的两者、彼此抹消，只留下光——可我们却在这里，由物质构成。标准模型确实包含一个内建的、物质与反物质之间的微小差异（称为 CP 破坏），但它远远太小，无法解释这种不平衡。因此，宇宙究竟为何由物质构成，被列入标准模型尚无法解释的事项之中。