反物质、暗物质之谜是悬浮在物理苍穹之上的四朵“乌云”之一。所谓四朵“乌云”，是指物理学最前沿的研讨课题，也是困扰全国际物理学家的物理学难解之谜，其间还包含类星体的超高能量、寻觅自在夸克、超引力和超对称。在近十年的时间里我国科学家与各国科学家一同，正在携手解读这朵“乌云”。
阿尔法磁谱仪——人类第一次太空物理试验
阿尔法磁谱仪是以探究空间反物质、暗物质和载人探空过程中辐射对人体的影响为首要目的的大型国际合作科学试验项目，是人类送入国际空间的第一个大型物理勘探仪器。
现在，阿尔法磁谱仪试验现已取得了一些重要效果，并有意外发现。这些效果和发现，将有助于人类进一步探究国际中的最基本粒子，知道国际的来源。
阿尔法磁谱仪-01于1998年6月随“发现”号航天飞机升空。此次飞翔中阿尔法磁谱仪各子勘探器作业正常，功能达到了规划方针，能正确区分各种原子核及其电荷。阿尔法磁谱仪初次飞翔收集了2亿多个案例，其间80%为质子，20%为各种原子核，获得了许多严重物理效果，严重发现包含地球赤道上空正电子与负电子之比为4:1，初次观察到国际线的第二个质子谱，赤道上空氦3远远多于氦4等。此外将反氦存在的上限降低到10－6。这是人类第一次在国际空间中直接丈量的带电粒子，具有重要的科学含义，也为阿尔法磁谱仪在国际空间站长时间运转奠定了根底。
我国科学院外籍院士丁肇中，这位至今作业在科学最前沿的诺贝尔奖得主在题为《寻觅国际中的最基本粒子》的陈述中说，阿尔法磁谱仪显现的一系列现象，初次标明赤道上空400公里处存在一个环绕地球的质子环，质子环中向各个方向飞翔的粒子强度相同，处于动态平衡状况。
让科学家感到意外的是，研讨结果显现，赤道邻近的正电子比负电子多一倍，而传统理论以为，国际是中性的，由数量相同的正电原子核和负电子组成。太空中，氦原子核的成分应该是氦4占90%，氦3占10%。但这一试验发现，在赤道邻近，有一个特别区域中只要氦3。这不能不说是一个古怪现象。
阿尔法磁谱仪-02将是国际空间站上专一的科学试验，它是一项富于原创性的严重前沿根底研讨项目。它的首要方针是准确丈量高能国际线的能谱，寻觅反物质以及暗物质，测定国际射线中各种元素和同位素的含量，研讨在飞往外星球过程中国际空间辐射对人体的影响，研讨γ射线物理以及捕捉新的奇特物理现象。
狄拉克的预言——科学仍是科幻
英国闻名的物理学家狄拉克早在1928年就预言了正电子的存在，他把正电子比作在真空的大海中生成的一个气泡。他觉得电子和它的反粒子——正电子都是从虚无中创生而来，或者说，电子一旦与正电子相遇互相便会消失得无影无踪。半个世纪以来，狄拉克的预言曾得到一片喝彩声，这倒不是因为他发现了一个真理，而是人们——大都是科学幻想家对他的奇思妙想佩服得五体投地。所以反物质从此成了古怪的科学幻想著作的绝好资料，所谓反物质国际、反物质人、反物质炸弹、反物质推动……从人们的脑筋里源源不断地演绎出来。
依据相对论和万有引力定律，在国际的许多区域中，仅以咱们能观察到的“亮物质”的质量核算，不或许发作现在观测到的这么大的引力，由此揣度，要么是牛顿、爱因斯坦错了，要么存在既不发光、也不反光的暗物质，并且它们占国际总质量的份额高达90%。它们在哪里？它们由什么构成？人们一窍不通。国际中终究有没有反物质？现在还不清楚。按现在公认的假定，大爆炸会发作质量相同、电性相反的两种物质，有人以为反物质很多存在，只存在于悠远的反物质国际中。有无反物质在地球上无法找到答案，因为反物质一旦进入大气层就“湮灭”了，只要到国际中研讨，才干搞清反物质的本相。
假如反物质国际距咱们并不悠远，那里生成的反质子和反氦原子核就会以国际线的方式，来往于星河系，其间极微量的反粒子或许会来到地球。反氦原子核是物质国际中的粒子在磕碰等过程中不能生成的，假如咱们从国际线中发现了反氦原子核，那么咱们就算拿到了反物质国际存在的依据。
假如反物质国际在咱们的近旁不存在的话，那么科学家观测到反质子又来自何方呢？科学家倾向于以为，反质子是国际中若干中基本粒子发作反响的产品，假如状况的确如此，因为科学家从国际线中仅检测到极稀疏的反质子，那倒能够以为为探究发作在国际空间的，令人感兴趣的基本粒子反响发明了关键。
在现代国际理论中，国际是从“虚无”状况诞生的，随即阅历了急速胀大，构成一个超高温的火球——“大爆炸国际”。大爆炸国际充溢极高能量。在这种高能状况下，或许发作了很多大质量粒子，尔后跟着国际的胀大，在温度下降的过程中，这类大质量粒子崩解成为质量较小的粒子，在这时分生成了粒子和反粒子。假如这时发作的粒子与反粒子数量相同，那么跟着国际空间温度下降，粒子和反粒子就会相遇并埋没，一起释放出Ｘ射线，介子和光，以及极大的能量。状况果真如此，终究国际中就不会存在粒子和反粒子，银河系和地球当然也就不会存在了。但是，当这类质量相当大的粒子崩解时，极弱小的粒子与反粒子的平衡会被打破，比如从份额上来说，对应1亿个反粒子，生成的粒子数是1亿个加1个，很快，1亿个粒子与1亿个反粒子相遇埋没，留下1个粒子，所以剩下的粒子集合成为物质，从而构成了充溢国际的星系和各种天体。科学家以为，这微乎其微的粒子与反粒子数量上的差异，导致了大质量粒子崩解时被称为“CP对称性破缺”的基本粒子现象。
上面谈到的“CP对称性破缺”在整个国际中都无破例，能够以为，整个国际都是由粒子构成的。不过，假如这种“CP对称性破缺”只发作在国际的部分，那么国际的某个空间里就有或许生成很多的反粒子，这样一来由反粒子构成的星系和种种天体，也便是说反物质国际不就发作了吗？咱们无妨幻想：国际某个规模是物质国际，另一个规模是反物质国际，而咱们人类仅仅偶尔居住在物质国际里。
国际中充溢了用光和电磁波无法观测到的“暗物质”，暗物质的悉数质量估量有可见物质悉数质量的几十倍。暗物质终究为何物，现在仍不清楚，不过关于基本粒子的“超对称论”所预言的超对称性粒子，有或许被认定为暗物质。假如超对称粒子便是暗物质的话，它们就会在银河系内以0.01倍的光速来往奔突，这种超对称粒子互相磕碰，就有或许在发作极微量的质子的一起，发作反质子。
