一般而言,反物質是一種由反粒子組成的物質。而反粒子,簡單地說,它就是普通粒子的鏡像。例如,一個電子對應於一個反粒子,即:正電子。
粒子和反粒子之間的區別僅僅在於相互作用的跡象(電荷、量子數等)。不僅是電子具有「鏡像反射」,而且在一般情況下,大多數粒子也具有「鏡像反射」特徵。如果反粒子與普通粒子發生了碰撞,那麼它們就會被湮滅,即毀滅。在碰撞的過程中,這些粒子都會轉化為能量,而且此能量將以高能光子的形式被釋放出來。
反物質可以是普通物體和化學物質(例如,反氫,反氦等)。當然,對於一個恆星而言,如果它是由反物質組成的,這也是有可能的,並不會違背物理原理。
是的,這只是我們的一種假說。但我們可以非常肯定地說,在可觀測的宇宙中,並沒有發現由反物質組成的恆星,也不存在反物質大於普通物質的區域。
我們是怎麼知道沒有反物質恆星?
關於太空,我們有一個主要的且最普遍的誤解,就是說,我們的介質空間是一個真空,裡面什麼東西都沒有。事實上,情況並非如此,在空間中,充滿了大量的物質,例如,包括氫-氦等離子體、較重的元素、多環芳香烴,甚至還包括有機物質,所有這些物質都大量分布在星際介質中。
因此,從實際的角度出發,我們認為,這是一個真空,但從嚴格意義上說,事實並非如此。平均而言,一立方釐米的星際介質中大約包括了100萬個原子的物質。
現在,讓我們想像一個恆星,或一個星雲,或一個星系,或一個由反物質組成的星系團。很明顯,這些物體會被普通物質所包圍,而且這也是不可避免的,在這種情況之下,有大量的物質正等待著機會去相遇反粒子,並發生碰撞。
因此,如果真存在這樣一個由反物質組成的物體,並與普通物質相互作用,那麼它將會出現難以置信的光亮,因為這種相互作用的能量是巨大的,物質和反物質會不斷地沿著它們的邊緣而被消失掉。
例如,如果在我們銀河系中的某個地方放置了一個由反物質組成的恆星,那麼這顆恆星將很容易成為銀河系中最亮的天體(以高能光子的數量來衡量)。如果這是真的,那我們就能用現有的望遠鏡觀察到這一現象。當然,這也同樣適用於其他星系,任何這樣的物體都會在其他物體中脫穎而出。
考慮到我們從來沒有見過這樣的東西,所以我們可以非常信心地說,在可觀測的宇宙中,反物質並沒有顯現出來,至少目前我們還沒有觀察到,而且較小的物體也早已不存在了。
總結一下,由於某些原因,在可觀測的宇宙中,幾乎整個空間都是由普通物質組成的,而其中的反物質實際上是不存在的。注意,這個悖論被稱為宇宙的重子不對稱性,至於為什麼會發生這樣的不對稱,至今仍是宇宙學中的主要謎團之一。