迈向量子场论
反物质
反物质由反粒子构成——它们是普通粒子的对应物,质量相同,却带有相反的电荷以及某些其他反转的性质。电子的反粒子是正电子,质量与电子相同,电荷却由负变正;质子有反质子,如此等等。反物质并非科幻:它在实验室里被例行地制造出来,甚至从某些天然的放射性衰变中涓涓渗出。
它的存在是先有预言、后有发现的,这正是它非凡之处的一部分。当狄拉克写下一个同时尊重量子力学与狭义相对论的波动方程时,数学坚持要有额外的、带负能量的解。他没有把它们丢弃,而是将其重新诠释为带相反电荷的粒子,几年之后,正电子果然如预言般在宇宙射线中被找到。
当一个粒子遇上它的反粒子时,它们会湮灭,把全部质量转化为能量,通常化作一阵高能光子的爆发。这是已知最高效的能量释放,正因如此,反物质在关于未来推进的种种设想中屡屡出现,尽管以今天的技术,制造和储存超过极微量的反物质完全不切实际。一个深刻的未解之谜是:宇宙为何压倒性地由物质构成,几乎没有从大爆炸残留下来的反物质。
electron + positron → two photons (mass converted entirely to energy)
物质与反物质相遇并湮灭;它们的质量化作一阵高能光。
反物质不是「负物质」,也不会向上掉落;实验已证实反物质像普通物质一样响应引力。相反的是它的电荷以及少数其他量子性质,而非它的质量或重量。
又称
另见