反物質(zhì)世界去哪了？

蘇瓊山

問題的提出

你知道有個(gè)反物質(zhì)世界嗎？因?yàn)橛形镔|(zhì)就有反物質(zhì)——現(xiàn)在科學(xué)家已“造”出了反氫原子——我們生活在物質(zhì)世界，那么就有個(gè)反物質(zhì)世界，那反物質(zhì)世界去哪了？

物質(zhì)與反物質(zhì)同時(shí)誕生于宇宙大爆炸，似乎應(yīng)該是成對(duì)出現(xiàn)的，然而，我們今天所能觀察到的宇宙全部由物質(zhì)組成，卻幾乎找不到反物質(zhì)的蹤影。

物質(zhì)與反物質(zhì)在宇宙中的含量存在如此極端的差異，其中的緣由物理學(xué)家還不得而知。也許，宇宙誕生時(shí)反物質(zhì)的含量就是極少的；也許，宇宙的某個(gè)范圍是物質(zhì)世界，另一個(gè)范圍是反物質(zhì)世界，而人類只是偶然居住在物質(zhì)世界里。

如果后一種情況是真的，即，宇宙在大爆炸之后也產(chǎn)生了一個(gè)擁有大量反氫和反氦的反物質(zhì)世界。那么，這個(gè)遙遠(yuǎn)的反物質(zhì)世界演變到今天會(huì)是什么樣子呢？

奇異的反物質(zhì)世界

按照物理學(xué)理論，反物質(zhì)與物質(zhì)之間最基本的區(qū)別在于兩者帶有相反的電荷，比如，一個(gè)質(zhì)子帶有一個(gè)正電荷，而一個(gè)反質(zhì)子則帶有一個(gè)負(fù)電荷。如果反物質(zhì)與物質(zhì)互為鏡像，只存在電荷符號(hào)的差異，那么反物質(zhì)世界的演變過程與我們物質(zhì)世界所經(jīng)歷的演變過程不會(huì)有什么不同。宇宙中的反氫和反氦會(huì)凝聚成反物質(zhì)恒星，并在反物質(zhì)恒星的核心中融合出更重的反物質(zhì)元素，然后，宇宙中還會(huì)出現(xiàn)反物質(zhì)行星甚至反物質(zhì)生命。

而當(dāng)反物質(zhì)生命仰望天空時(shí)，看到的景象很可能與我們所看到的景象相同。因?yàn)?017年，物理學(xué)家已經(jīng)生產(chǎn)出了反氫，并且首次對(duì)反氫原子進(jìn)行了激光光譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，反氫原子的光譜與氫原子的光譜完全吻合。所以，一個(gè)反物質(zhì)太陽會(huì)發(fā)出與我們的太陽同樣的光，而這些光也會(huì)反射出一個(gè)與月亮同樣明亮的反物質(zhì)月亮。

不過，上述這一情景都是建立在“反物質(zhì)與物質(zhì)互為完美鏡像”的基礎(chǔ)之上的，但是，反物質(zhì)與物質(zhì)之間很可能還有一些其他方面的微妙差異。

怪問題的怪解釋

比如，反物質(zhì)也許不具備常規(guī)質(zhì)量，導(dǎo)致它們之間的相互作用不是“萬有引力”，而是“萬有斥力”。在這種情況下，反物質(zhì)宇宙將永遠(yuǎn)不會(huì)形成恒星或星系，而只會(huì)充滿反氫和反氦的云氣。又比如，中微子是不帶電荷的，物理學(xué)家原本認(rèn)為反物質(zhì)的中微子等同于物質(zhì)的中微子，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)兩者其實(shí)略有不同。中微子有一種螺旋屬性，物質(zhì)的中微子是左旋的，反物質(zhì)的中微子是右旋的。

這點(diǎn)差異本來不算什么大事，但1956年，美籍華裔女物理學(xué)家吳健雄曾經(jīng)觀察過鈷-60原子的放射性衰變，她發(fā)現(xiàn)了具有左旋屬性的原子和具有右旋屬性的原子會(huì)以不同的速率衰變。物理學(xué)家設(shè)想，如果反物質(zhì)與物質(zhì)的螺旋屬性是相反的，那么兩者的衰變速率將會(huì)是不同的。這也許就是我們?yōu)槭裁丛谟钪嬷锌床坏椒次镔|(zhì)的原因——它們的質(zhì)子可能早就衰變成輕子了。

所以，如果存在反物質(zhì)世界，那反物質(zhì)世界去哪里了？

它也許存在于遙遠(yuǎn)宇宙的彼端，有著與我們的世界完全一樣的風(fēng)景；

它也許散布在廣袤的宇宙空洞中，除了輕元素氣體外別無他物；

甚至，反物質(zhì)世界早已衰變消亡了，它的遺跡可能就在我們身邊。

當(dāng)然，物理學(xué)家更傾向于認(rèn)同第一種可能性，畢竟，“萬有斥力”以及“質(zhì)子衰變”的假設(shè)都太大膽了。但目前，物理學(xué)家只能在實(shí)驗(yàn)室中獲取只有毫微克量級(jí)的反物質(zhì)，而且很難將它長時(shí)間保持在穩(wěn)定狀態(tài)，所以，物理學(xué)家還無法對(duì)反物質(zhì)進(jìn)行充分研究以推翻后兩種可能性。不過，如果這些難題有一天被物理學(xué)家破解，那將是石破天驚的事件。