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反物质是物质的镜像。物质由原子组成，原子又由质子、中子和电子组成。质子带正电，电子带负电，中子不带电而有一定的磁性。所谓物质的镜像，就是还有一种质子带有负电，叫反质子；还有一种电子带正电，叫反电子；也还有一种磁性正好与前面所说的中子相反的中子。这些统称为反物质。 反物质和物质水火不相容，一旦相遇，就相互吸引、碰撞而全部转化为光。一克反物质与一克物质碰撞而湮灭时释放出的能量，相当于当今世界上最大的水电站12个小时发出的能量总和。 通常物质中没有发现过反物质，即使在实验条件下，反质子也一瞬即逝。如果要获得一克反物质，不仅技术难度大，而且至少要花10亿美元的费用；目前的储藏、运输也很困难。然而，科学家认为，反物质在未来可能是人类不可估量的能源。 宇宙间有许多物质即看不到也感觉不到，它们就是所谓的“暗物质”。暗物质在宇宙的组成中占24%。不过，说到底暗物质究竟是什么东西，如今仍不十分清楚。理论家提出了各种各样的猜测和预言，目前流行的看法是，暗物质可能是某种或某些相互作用极弱的重粒子，在已知的粒子中，最有可能是暗物质的就是微中子。这种粒子的作用很弱，可以穿越地球，而且数量很多。按照宇宙学的理论，平均每立方厘米中约有100个微中子，这就是说，在你身体的范围里，少说也有10万个微中子。。
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反物质这个概念，听起来似乎是科幻小说家杜撰出来的。其实，世界上确实存在着反物质，反物质是由反粒子构成的，而反粒子与我们认识的电子、中子和质子等相似，只是电荷相反。有些科学家猜想，在整个宇宙中，物质和反物质是以同等数量存在的。只是，反物质集中在遥远的星系里，与由普通物质组成的星系相距亿万里。 那么暗物质又是什么东西呢? 1915年，爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为，宇宙是有限封闭的。如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10的负30次方克。但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。也就是说，宇宙中的大多数物质“失踪”了，科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”。 一些星体演化到一定阶段，温度降得很低，已经不能再输出任何可以观测的电磁信号，不可能被直接观测到，这样的星体就会表现为暗物质。这类暗物质可以称为重子物质的暗物质。 还有另一类暗物质，它的构成成分是一些带中性的有静止质量的稳定粒子。这类粒子组成的星体或星际物质，不会放出或吸收电磁信号。这类暗物质可以称为非重子物质的暗物质。 天文学的观测表明，宇宙中有大量的暗物质，特别是存在大量的非重子物质的暗物质。据天文学观测估计，宇宙的总质量中，重子物质约占2%，也就是说，宇宙中可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%，98%的物质还没有被直接观测到。在宇宙中非重子物质的暗物质当中，冷暗物质约占70%，热暗物质约占30%。 标准模型给出的62种粒子中，能够稳定地独立存在的粒子只有12种，它们是电子、正电子、质子、反质子、光子、3种中微子、3种反中微子和引力子。这12种稳定粒子中，电子、正电子、质子、反质子是带电的，不能是暗物质粒子，光子和引力子的静止质量是零，也不能是暗物质粒子。因此，在标准模型给出的62种粒子中，有可能是暗物质粒子的只有3种中微子和3种反中微子。 20世纪80年代初期，美国天文学家艾伦森发现，距我们30万光年的天龙座矮星系中，许多碳星(巨大的红星)周围存在着稳定的暗物质，即这些暗物质受到严格的束缚。高能热粒子和能量适中的暖粒子是难以束缚住的，它们会到处乱窜，只有运行很慢的“冷粒子”才能束缚住。物理学家认为那是“轴子”，它是一种非常稳定的冷“微子，质量只有电子质量的数百万分之一。这就是暗物质的轴子模型。 轴子模型是否成立，最终得由实验裁决。最近，还有人提出，暗物质可能是一种称做“宇宙弦”的弦状物质，它产生于大爆炸后的一秒期间内，直径为1万亿亿亿分之一厘米，质量密度大得惊人，每寸长约1亿亿吨。这种理论是否成立，同样有待科学家进一步研究。
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反物质就是由反粒子组成的物质。所有的粒子都有反粒子，这些反粒子的特点是其质量、寿命、自旋、同位旋与相应的粒子相同，但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数与之相反。例如，氢原子由一个带负电的电子和一个带正电的质子构成，反氢原子则与它正好相反，由一个带正电的电子和一个带负电的反质子构成。物质和反物质相遇后会湮灭，释放出大量能量。科学家认为，制造出大量反氢原子，有助于验证CPT守恒假设的正确性和宇宙标准模型的普适性。如果发现反氢原子与氢原子在物理规律上并不完全对等，将给物理学和宇宙学的一些基础问题带来非常重要的新启发。例如宇宙大爆炸理论认为，宇宙诞生时，从虚无中产生了相等数量的物质和反物质。但人们观察到的宇宙中，物质显然占绝对的主导地位。对反氢原子的研究，可能有助于解开这个疑点宇宙间有许多物质即看不到也感觉不到，它们就是所谓的“暗物质”。暗物质在宇宙的组成中占24%。暗物质既然看不到也感觉不到，怎样才能知道它的存在和测量出它的大小呢？意大利国家实验室的科学家宣称他们探测到了暗物质的讯号。这间实验室位于亚平宁山脉主峰巨石峰之下1400米的隧道里，隧道长10多公里，阴潮幽暗，湿度达100%，虽然有强力通风及空调设备，仍然不免感到郁闷。DAMA（暗物质）实验小组已经在这里坚持了10年，尽管实验结果没有得到承认，但他们仍然要坚持下去。因为他们相信天文物理学家的结论，认为暗物质高达24%。暗物质是谁最先发现的呢？1930年初，瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人结果：在星系团中，看得见的星系只占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。不过，兹威基的结果许多人并不相信。直到1978年才出现第一个令人信服的证据，这就是测量物体围绕星系转动的速度。我们知道，根据人造卫星运行的速度和高度，就可以测出地球的总质量。根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离，就可以测出太阳的总质量。同理，根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离，就可以估算出星系范围内的总质量。这样计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和。结论似乎只能是：星系里必有看不见的暗物质。那么，暗物质有多少呢？根据推算，暗物质占宇宙物质总量的20—30%才合适。不过，说到底暗物质究竟是什么东西，如今仍不十分清楚。理论家提出了各种各样的猜测和预言，目前流行的看法是，暗物质可能是某种或某些相互作用极弱的重粒子，在已知的粒子中，最有可能是暗物质的就是微中子。这种粒子的作用很弱，可以穿越地球，而且数量很多。按照宇宙学的理论，平均每立方厘米中约有100个微中子，这就是说，在你身体的范围里，少说也有10万个微中子。为探索暗物质的秘密，世界各国的粒子物理学家正在这个领域努力工作，相信揭开暗物质神秘面纱的那一天不会太遥远了。
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反物质1928年英国物理学家狄拉克预言存在一种“正电子”，它的质量，自旋，电荷量都与电子一模一样，只是带有正电荷，这就是反电子。后来发现，不仅电子有它的反粒子，质子，中子……都有其对应的反粒子，分别叫做反质子，反中子……。 反物质和物质一旦相遇，就相互吸引、碰撞而全部转化为光并释放出的巨大的能量。通常在物质世界中并没有发现过反物质，即使在实验条件下，反质子也很快就会消失。 暗物质明物质与暗物质都是由分子原子组成的，物质到底是明物质，还是暗物质，取决于物质与环境相互作用的光子信息能量，如果物质与环境相互作用光子信息能量，这种物质就能够被人们利用和观察，它就是明物质；如果这种物质不能与环境相互作用光子信息的能量，这种物质就是暗物质，所以说无论是暗物质还是明物质，都可以说成是由分子原子组成的，它是由于光子信息团构成的。