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到目前为止，除了基础物理研究外，反物质的主要应用领域是在医学影像方面。由于技术水平及反物质数量的稀少所限，多数其他类型的反物质应用起码在目前还是很不现实的。不过，让想象力自由驰骋的话，未来的希望总是有的。比方说，假如宇宙中存在足够规模的天然反物质源，情况就将有所不同，因为那样我们就不必为制备反物质而费心了——虽然高效而安全地收集和保存反物质仍将是极具难度的挑战。
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这就给科学家们提出了一个很大的问题，那就是：宇宙中有可能存在大规模的天然反物质源吗？
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因为星星在那里：科学殿堂的砖与瓦 五、宇宙的主人和客人
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物理学家们曾经对这一问题作出过肯定的猜测。狄拉克在他的诺贝尔演讲中就曾表示，如果正反物质是完全对称的，那么宇宙中完全有可能存在由反物质组成的星球。如果将这种猜测发挥一下，那么我们还可以设想宇宙中不仅存在由反物质组成的星球，甚至有可能存在由反物质组成的生物。另一方面，在宇宙大爆炸初期的极高温条件下，正反物质的产生应该是同等可能的，从这个角度讲似乎也有理由预期宇宙中存在大量的反物质，甚至在数量上与物质等量齐观。
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但随着理论和观测的逐步深入，这些初看起来不无合理性的猜测渐渐冷了下来。
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首先可以明确的一点是：由于反物质与物质会相互湮灭，因此在我们所生活的这颗小小的蓝色星球上，像发现煤矿或铀矿那样发现“反物质矿”是完全不可能的。不仅如此，反物质在整个太阳系中的存在也是微乎其微的，因为否则的话，由太阳发出，被称为太阳风的粒子流与反物质之间的湮灭早就应该被发现了。再往远处看，情况也没有实质的改变，虽然宇宙射线中存在一定数量的反粒子，有些地方甚至存在反粒子源，但那些反粒子大都来自普通物质所参与的高能物理过程。迄今为止并无任何确凿的证据，表明宇宙中可能存在反物质星球，或任何其他大范围的反物质分布。
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事实上，不仅没有确凿证据表明宇宙中存在大范围的反物质分布，相反，却有不少证据表明大范围的反物质分布不太可能存在。这种证据之一来自于宇宙中重子——主要是质子和中子——数量和光子数量的比值。我们知道，极早期宇宙中充斥着各种基本粒子，它们随时被高能物理过程所产生，也随时相互湮灭。当宇宙的温度逐渐降低时，粒子的产生过程开始受到抑制，因为它们所需的能量越来越难以达到。对于重子和反重子来说，这大致发生在宇宙温度为10万亿度的时候。在这个温度以下，湮灭过程起到主导作用，重子与反重子很快因为彼此湮灭而转变为光子或其他轻粒子。在那样的过程中重子与反重子变得越来越少，直至其密度低到连湮灭过程也无法有效进行为止，那时仍残留的重子就组成了我们今天所生活的物质世界（由此可见我们的物质世界是多么地来之不易）。这种过程所导致的一个显而易见的后果，就是今天宇宙中的重子数远远少于光子数，而且早期宇宙中的重子与反重子越对称，这种湮灭过程就会进行得越彻底，今天宇宙中的重子数相对于光子数也就会越少。观测表明，今天宇宙中的重子数与光子数的比值大约为1比10亿（10-9）。这虽然已经是一个很小的比例，但理论计算表明，如果湮灭过程开始起主导作用时宇宙中的重子与反重子是完全对称的话，这个比值还要小得多，大约会是1比100亿亿（10-18）。因此，我们所观测到的重子数与光子数的比值是一个很有力的证据，它表明早期宇宙中的重子与反重子是不对称的，而我们赖以生存的整个物质世界正是这种不对称的产物，是一个反物质极为稀少的宇宙。
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有读者可能会问，是否有可能出现这样的情况，即早期宇宙中的重子与反重子完全对称，只不过由于某种原因而彼此分离了开来，从而没有发生有效的相互湮灭？如果是这样，那就既可以保持物质与反物质之间的对称性，又可以解释为什么我们观测到的重子数与光子数的比值远比由对称性所预期的1比100亿亿来得高。应该说，这是一个很不错的问题，事实上，物理学家们曾经考虑过这样的可能性。但这种猜测有两个致命的弱点：一是没有任何已知的物理过程可以将随机产生的重子和反重子有效地加以分离；二是如果早期宇宙中真的存在过这种正反物质分离的情况，那么正反物质的湮灭在空间分布上将是高度非均匀的，这应该会在今天的宇宙微波背景辐射中留下遗迹。这样的遗迹并未被发现，因此这种可能性基本上可以被排除了。因此，无论观测还是理论都表明：我们今天所生活的宇宙是一个正反物质不对称的宇宙，物质是这个宇宙的主人，反物质只是稀客。
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因为星星在那里：科学殿堂的砖与瓦 六、恼人的不对称之谜
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既然我们所生活的宇宙是一个正反物质不对称的宇宙，那么一个很自然的问题就产生了，那就是为什么会出现这种不对称？对此，科学家们曾经有过两类不同的看法。其中第一类看法认为正反物质的不对称是由初始条件决定的，或者说是“先天”造就的。显然，这类看法比较消极，几乎等于是回避问题。令人欣慰的是，这种“偷懒”的看法在暴胀宇宙论出现后受到了沉重的打击。因为按照暴胀宇宙论，宇宙创生之初即便存在正反物质的不对称，也会在暴胀过程中被稀释得微乎其微。因此初始条件并不能对今天观测到的正反物质的不对称给出令人满意的解释。
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既然初始条件不足以解释正反物质的不对称，那我们就只能寄希望于宇宙创生之后所发生的具体物理过程了，这就是第二类看法。这类看法认为我们今天观测到的正反物质的不对称是由某些特定类型的物理过程产生的。
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那么，究竟什么样的物理过程才能造成正反物质的不对称呢？早在1967年，苏联氢弹之父萨哈洛夫就提出了那样的物理过程所需满足的三个条件：
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（1）必须破坏费米子数守恒；
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（2）必须破坏C和CP对称性；
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（3）必须破坏热平衡。
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这些条件后来被称为萨哈洛夫条件（Sakharov conditions），是任何能够产生正反物质不对称的物理过程或物理理论所必须满足的。
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萨哈洛夫条件中的第一条提到的费米子是组成物质的基本粒子，比如电子、质子和中子（进一步细分的话，质子和中子是由夸克组成的，而夸克也是费米子）。所有费米子的费米子数都是正的，而反费米子的费米子数则是负的。如果宇宙中的正反物质完全对称，那么总费米子数将是零。由于我们的宇宙中普通物质远比反物质多，因此总费米子数是正的。任何物理过程或物理理论要想让宇宙从正反物质完全对称（从而总费米子数为零）的状态演化到如今这个费米子数为正的状态，就必须改变总费米子数，从而必须破坏费米子数守恒。
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萨哈洛夫条件中的第二条提到的C和CP对称性分别是基本粒子层次上的正反粒子对称性及正反粒子与宇称联合对称性。其中正反粒子对称性要求将一个物理过程中的所有粒子替换成相应的反粒子时，过程发生的几率不变。正反粒子与宇称联合对称性则是指在上述替换的同时再将物理过程换成它的镜像（好比是透过一面反射镜去看它）时，过程发生的几率也不变。这两个对称性之所以必须被破坏，是因为否则的话，任何可以造成物质多于反物质的物理过程都会伴随一个与它同样可能的、造成反物质多于物质的过程（即上述替换过程），这样两类过程的效果将会相互抵消。
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最后，萨哈洛夫条件中的第三条之所以必须满足，是因为否则的话，任何可以造成物质多于反物质的物理过程都将与处在热平衡的逆过程相互抵消。
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这三个条件虽被称为萨哈洛夫条件，不过萨哈洛夫本人在其长度只有三页的短文中其实并未如此鲜明地表述过这三个条件，这些条件是后人依据他的思路所归纳及重新表述的。
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在这三个条件的基础上，物理学家们提出了许多理论模型，试图对正反物质不对称的起源作出定量解释。这些模型从相对简单的电弱统一理论（它是粒子物理标准模型的一部分），到各种各样的大统一理论，以及标准模型的超对称推广，种类繁多、应有尽有。但迄今为止，它们各自都存在一定的缺陷，或是结果的数量级不对，或是求解的困难度太大、或是过于特设、或是过于任意，尚无一个令人满意。不过尽管如此，现代物理为正反物质的不对称找到一个合理解释的前景看来是并不悲观的。
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