主要概念
正電子、負質子都是反粒子，它們跟通常所說的電子、質子相比較，電量相等但電性相反。科學家設想在宇宙中可能存在完全由反粒子構成的物質，也就是反物質。
電子和反電子的質量相同，但有相反的電荷。質子與反質子也是這樣。那麼中子與反中子的性質有什麼差别？其實粒子實驗已證實，粒子與反粒子不僅電荷相反，其他一切可以相反的性質也都相反。這裡我們讨論一下重子數的概念。
質子與中子被統稱為核子。人們從核現象的研究發現，質子能轉化為中子，中子也能轉化為質子，但在轉化前後，系統的總核子數是不變的。例如：在發生β衰變時，放出正電子的稱為“正β衰變”，放出電子的稱為“負β衰變”。在正β衰變中，核内的一個質子轉變成中子，同時釋放一個正電子和一個中微子；在負β衰變中，核内的一個中子轉變為質子，同時釋放一個電子和一個反中微子。此外電子俘獲也是β衰變的一種，稱為電子俘獲β衰變。
50年代起的粒子實驗表明，還有很多種比核子重的粒子，它們與核子也屬同一類，這類粒子于是被改稱為重子，核子僅是其最輕的代表，一般的規律是：當粒子通過相互作用而發生轉化，系統中的重子個數是不會改變的。
由于重子數的守恒性，兩個質子相碰是不會産生一個包含三個重子的系統的，那麼反核子應當怎麼産生？實驗表明，反核子總是在碰撞中與核子成對地産生的。例如 p+p → N+N+N+N'+若幹 π介子，其中N代表質子或中子，N'代表反質子或反中子。反核子一旦産生，它常很快與周圍的某個核子再相碰而成對地湮滅。例如
N+N' → 若幹 π介子。按照這種說法推論，在宇宙的某個地方，一定存在着反物質世界。如果反物質世界真的存在的話，那麼，它隻有不與物質會合才能存在。可物質與反物質怎樣才能不會合？反物質在宇宙何方？這還是待解之迷。
對于比核子更重的重子，情況完全一樣。反重子也總是與重子成對地産生，成對地湮滅的。這些經驗使人們認識到，重子數的守恒規律需要重新認識。人們把重子數B當作描述粒子性質的一種電荷。正反重子不僅有相反的電荷，而且也有相反的重子數B。令任一個重子都具有重子數B=+1，則任一個反重子都具有B=-1。介子、輕子和規範子等非重子不具有重子數，即它們有B=0。重子數的守恒規律可表述為：任何粒子反應都不會改變系統的總重子數B。這表述既反映了不涉及反粒子時的重子個數不變，也概括了反粒子與粒子的成對産生和湮滅。我們容易理解中子和反中子的區别了，它們具有相反的重子數B，因此反中子能與核子相碰導緻湮滅，而中子則不能。
此外，人們還類似地發現了輕子數的守恒性。中微子雖不帶電，也不具有重子數，但它與反中微子具有相反的輕子數。按輕子數的守恒性，中微子與反中微子的物理行為也是很不一樣的，實驗還表明，介子數和規範粒子數是不具有守恒性的。這樣我們看到，電荷隻是粒子的一種屬性，另外還有用重子數和輕子數等物理量刻畫的其他屬性。正反粒子的這些屬性也都是相反的。1928年，英國青年物理學家狄拉克從理論上首次論證了正電子的存在。這種正電子除了電性和電子相反外，一切性質和電子相同。1932年，美國物理學家安德遜在實驗室中發現了狄拉克所預言的正電子。1955年，美國物理學家西格雷等人用人工的方法獲得了反質子。此後人們逐漸認識到，不僅質子和電子，所有的微觀粒子都有各自的反粒子。
這一系列科學成果使人們日漸接近反物質世界。然而問題并不那麼簡單。首先，在地球上很難發現反物質。因為粒子與反粒子碰到一起，就像冰塊遇上火球一樣，或者一起消失，或者轉變為其他粒子。所以在地球上，反物質一旦碰上其它物質就會被兼并掉。其次，制造反物質相當困難而且耗費巨大，需要如SSC或LHC之類的高科技儀器，并且即使制造出反物質，也難以保存，因為地球上萬物都由物質構成。
我們周圍的宏觀物質主要由重子數為正的質子和中子所組成。因此，這樣的物質被稱為正物質，由他們的反粒子組成的物質相應地叫反物質。從粒子物理的角度講，正粒子和反粒子的性質幾乎完全對稱，那麼為什麼自然界有大量的正物質，而卻幾乎沒有反物質呢？這正是我們要讨論的問題。
反物質就是正常物質的鏡像，正常原子由帶正電荷的原子核構成，核外則是帶負電荷的電子。但是，反物質的構成卻完全相反，它們擁有帶正電荷的電子和帶負電荷的原子核。從根本上說，反物質就是物質的一種倒轉的表現形式。愛因斯坦曾經根據相對論預言過反物質的存在：“對于一個質量為m，所帶電荷為e的物質，一定存在一個質量為m，所帶電荷為-e的物質（即反物質）”。按照物理學家假想，宇宙誕生之初曾經産生等量的物質與反物質，而兩者一旦接觸便會相互湮滅抵消，發生爆炸并産生巨大能量。然而，出于某種原因，當今世界主要由物質構成，反物質似乎壓根不存在于自然界。正反物質的不對稱疑難，是物理學界所面臨的一大挑戰。
主要特點
在多數理論家看來，宇宙中正反物質的大尺度分離是不可能發生的。因此，三千萬光年的範圍内沒有反物質天體，已說明宇宙中大塊的反物質是不存在的。但是理論家也相信，極早期宇宙中正反物質應當等量。這樣，需要做的事是尋找物理機理，來說明宇宙如何才能從正反物質等量的狀态過渡到正物質為主的狀态。這裡，理論家也遇到了非常尖銳的困難。
按照大爆炸理論，甚早期宇宙介質的溫度非常高。粒子間的熱碰撞會成對地産生任何基本粒子。當粒子的成對湮滅與成對産生達到統計平衡，宇宙介質就是一切基本粒子構成的混合氣體，且任一種穩定或不穩定的粒子都有接近相等的數密度。至于重子和反重子的數目是否嚴格相等，這不是由物理規律決定，而是由初條件決定的。
在理論家看來，在最初的宇宙中正反粒子應當等量才自然。但是易于看出，若這想法是對的，重子的守恒性立即會給出與事實明顯不符的推論。當宇宙的膨脹使氣體溫度降至10 ^13 K以下，由于粒子的熱動能已不夠，熱碰撞成對産生重子已不可能。于是湮滅過程将使正反重子的數目同時迅速下降。最終，宇宙中将既沒有重子，也沒有反重子。這顯然不是真實宇宙的情景。事實上，今天宇宙中光子的數目最多。重子的數目是它的十萬萬分之一左右，反重子的數目很可能還要低許多量級。如果重子數B的守恒性是嚴格的物理規律，要宇宙從正反重子等量的狀态演化成今天這樣的狀态是不可能的。然後，理論家又不能相信在原始的宇宙中重子就會多于反重子，那麼問題的出路在哪兒？
重子數的守恒性肯定是嚴格成立的物理規律嗎？至今難以計數的粒子實驗确實沒有發現過一個破壞重子數守恒的事例，但是這并不說明它一定是嚴格的規律。回顧一下化學的發展可作借鑒。化學反應是元素的重新組合。經驗表明，在重組合的前後，每一種元素的原子數是守恒的，無數的化學實踐表明沒有例外。想把汞變金的煉金術的失敗，更從反面提供了證明。但是有了核反應的知識後人們已清楚知道，汞變成金完全可能，關鍵在于要有高的能量讓原子核發生變化。化學反應是在粒子能量小于1MeV的條件下進行的，這條件下原子核不能相互接觸，核反應就不能發生。若過程中粒子的能量超過1MeV，原子核之間就能充分接近，那麼原子核就能變化了，原子數的守恒性也就随之破壞了。由此看來，原子數在化學過程中的守恒不是偶然的，但是它僅是低能下的唯象規律，而不是普遍成立的自然規律。借鑒同樣的道理，重子數的守恒性也可能僅是一定能量範圍的唯象規律，而不是普遍成立的。當粒子的能量更高，重子數的守恒性完全可能會不成立，這正是今天的理論家看到的出路。
從70年代中期起，粒子物理中由弱電統一理論的成功，掀起了研究相互作用大統一的潮流。按這樣的理論，高能下發生破壞重子數守恒的過程是自然的事，粒子物理中的這一潮流與宇宙學解決正反物質不對稱疑難的需要不謀而合了。于是這疑難問題作為粒子物理和宇宙學的交叉領域而得到了很多進展。人們已清楚，要從正反物質等量的早期宇宙演化出今天正物質為主的狀态，除了重子數守恒須可能被破壞外，正反粒子的相互作用性質還必須有适量的差别。由于超高能下的粒子物理規律至今還沒有被掌握，因此實際上自然界是否确實具備這兩個要素，尚不能回答，人們正在試探和摸索之中，如果今天的宇宙中隻有正物質天體是事實，問題是否能按這思路得到解決也還并不完全肯定。
總之，為徹底揭開宇宙反物質之謎，前面還有漫長路要走。人們已能預料，這問題的解決不僅對認識宇宙是重要的，它對物理學的影響也将是很深刻的。
研究曆史
自然界紛呈多樣的宏觀物體還原到微觀本源，它們都是由質子、中子和電子所構成的。這些粒子因而被稱為基本粒子，意指它們是構造世上萬物的基本磚塊，事實上基本粒子世界并沒有這麼簡單。在30年代初，就有人發現了帶正電的電子（電子（Electron）是一種帶有負電的亞原子粒子），這是人們認識反物質的第一步。到了50年代，随着反質子和反中子的發現，人們開始明确地意識到，任何基本粒子都在自然界中有相應的反粒子存在。
反物質是正常物質的反狀态。當正反物質相遇時，雙方就會相互湮滅抵消，發生爆炸并産生巨大能量。能量釋放率要遠高于氫彈爆炸。 在丹·布朗的小說《天使與魔鬼》裡，恐怖分子企圖從歐洲核子中心盜取0.25克反物質，進而欲炸毀整座梵蒂岡城（最後于高空爆炸）。
但至于網上流傳的五千萬分之一克摧毀大型設施，以及幾克反物質摧毀地球純屬謠言，隻是網絡新聞為了增加關注度而編造出來的假消息。五千萬分之一克反物質與正物質湮滅在物理學中能夠釋放3.6×106焦耳的能量，但不可能摧毀大型設施。而1克反物質（按1克反物質與1克正物質湮滅計算）湮滅釋放出1.8×1014焦耳的能量，不可能毀滅地球。其遵守愛因斯坦的質能關系式E=mc2。其中E為湮滅産生能量，m為參與的正物質和反物質湮滅前總靜止質量，c為光速≈3x108米/秒。
反物質概念是英國物理學家保羅·狄拉克最早提出的。他在1928年預言，每一種粒子都應該有一個與之相對的反粒子，例如反電子，其質量與電子完全相同，而攜帶的電荷正好相反（A）。 且反電子的自旋量子數是-1/2而不是正1/2。
歐洲航天局的伽馬射線天文觀測台，證實了宇宙間反物質的存在。他們對宇宙中央的一個區域進行了認真的觀測分析。發現這個區域聚集着大量的反物質。此外，伽馬射線天文觀測台還證明，這些反物質來源很多，它不是聚集在某個确定的點周圍，而是廣布于宇宙空間。
尋找過程
1995年歐洲核子研究中心的科學家在實驗室中制造出了世界上第一批反物質——反氫原子。1996年，美國的費米國立加速器實驗室成功制造出7個反氫原子。
1997年4月，美國天文學家宣布他們利用伽馬射線探測衛星發現，在銀河系上方約3500光年處有一個不斷噴射反物質的反物質源，它噴射出的反物質形成了一個高達2940光年的“反物質噴泉”。由于我國參與了這項研究，因此新聞媒體曾熱心地宣傳過它。美國著名華裔科學家丁肇中也正緻力于此。
1998年6月2日，美國發現号航天飛機攜帶阿爾法磁譜儀發射升空。阿爾法磁譜儀是專門設計用來尋找宇宙中的反物質的儀器。然而這次飛行并沒有發現反物質，但采集了大量富有價值的數據。
2000年9月18日，歐洲核子研究中心宣布他們已經成功制造出約5萬個低能狀态的反氫原子，這是人類首次在實驗室條件下制造出大批量的反物質。
如果相信宇宙中有等量的物質和反物質，那麼在三千萬光年之外應有大範圍的反星系區存在。在那裡，原始的宇宙射線應是由反質子和反α粒子組成的。那裡的部分宇宙射線粒子會飛進我們這個由正物質構成的區域。由于星系際大部分地方很空曠，氣體的密度約隻有每立方米一個質子的質量。因此反原子核可自由地飛行很長的距離。這樣，放置在地球大氣層之外的磁譜儀就能接收到它。這就是阿爾法磁譜儀計劃的基本想法。
上面已提到，實際測到的并不隻是原始的射線粒子，它也包含由中途碰撞産生的次級粒子。因此當我們從宇宙射線中發現了反質子，它并不說明遠處一定有反物質天體區存在。這些反質子完全可能是次級産生的。反原子核就不一樣。它是由若幹個反核子結合而成的複合體，所以不可能是碰撞産生的次級粒子。因此，如果能從宇宙射線中觀測到那怕隻有一個反 α 粒子，它将是有力的證據，表明遠處有反物質天體存在。阿爾法磁譜儀能同時準确地測定飛入儀器的粒子的質量和電荷。當太空中有反 α 粒子飛入磁譜儀，它是容易被分辨出來的。這正是設計者所期望的事。阿爾法磁譜儀于2011年升空，它接收到的信息正在陸續送回，其結果無疑非常令人關注。
若阿爾法磁譜儀的觀測證實了遠處有巨大的反物質區存在，那它肯定是一個裡程碑式的成果。它的意義遠不僅是證實了宇宙中有反物質天體，更重要的是它對物理學提出了嚴峻的挑戰。在早期宇宙中，正反粒子必是混合的。按現有的物理理論，沒有一種己知的作用力能使它們發生大範圍的分離。因此，如果觀測證實遠處确有已被分離出去的大量反物質，物理學将需要突破性的變化。
宇宙中果真存在神秘的反物質，它們在哪裡？記者昨天從中科院高能物理所了解到，為解開這個世紀之謎，中國和意大利在西藏海拔4300米的羊八井地區，将建成世界上第一個1萬平方米“地毯”式粒子探測陣列實驗站，用以接收來自宇宙的高能射線和反物質粒子。
據高能物理所天體宇宙實驗室研究員盧紅博士介紹，宇宙高能射線是人類能獲得的惟一來自太陽系以外的物質樣本。長期以來，它一直是科學家探索宇宙奧秘的研究對象。自從宇宙大爆炸理論出現後，科學家又一直緻力于從宇宙射線中找到猜想中的神秘的反物質。但迄今為止，科學家們都未能找到反物質的蹤迹。
據了解，中國和意大利科學家已在羊八井地區設置了分散的外觀如蜂箱的粒子探測器，開展了宇宙射線的研究先後接收到了正電子、μ子、л介子等高能粒子。而改建新的“地毯”式探測陣列，除了面積更大，還由于它是由玻璃闆一樣的方形平闆組成，可以像鋪地毯一樣拼接而幾乎沒有縫隙，彌補了過去間距過大，丢失信息的缺點。
容納粒子探測陳列的一萬平方米的實驗廳已于6月完工。中意兩國科學家正在鋪設“地毯”，鋪設和調試工作大約需要兩年時間。據悉，此項世界上海拔最高的科學工程，已得到中意兩國政府的約8000萬元人民币的支持。
發現曆程
歐洲原子研究中心的科學家們在歐洲當地時間的2010年11月17日表示，通過大型強子對撞機，他們已經俘獲了少量的“反物質”。當然，這些“反物質”隻是少量的反氫原子而已，但這一發現也是引發了科學家極大的反響。
位于日内瓦的歐洲核子研究中心一直以來也在為破解這一難題而不懈的努力。歐洲核子研究中心擁有世界上能量最高的粒子對撞機——大型強子對撞機，這一對撞機的使命就是探究宇宙的起源，尋找那些未經證實的可能存在的物理現象。
在17日研究人員宣布，在經過了不懈的努力之後，大型強子對撞機終于發現了幾十個氫原子的‘反物質’。羅布湯普森教授表示：“盡管發現的隻是反物質的冰山一角，但這毫不影響這一發現的重要性，這是一次重大的突破，有利于我們更好的了解宇宙的性質和起源”。
羅布湯普森教授說的沒錯，反物質的發現将會引領人類的變革，使得人類的星際旅行之夢将成為現實。此前在大量的科幻小說中，用于星際旅行的飛船都是以反物質作為燃料的。舉個最簡單的例子，如果想把人類送上火星，那需要千萬噸以上的化學原料，而如果是以反物質為燃料的話，僅需要幾十毫克，同時時間也大為縮短，隻需要6周的時間就可以到達。
這項新的研究将會發表在《自然》雜志上，同時還包括了歐洲核子研究中心專家在此過程中所起到的舉足輕重的作用，以及探讨究竟這些科學發現者扮演者天使還是魔鬼的角色。來自英國的斯旺西大學的查爾頓教授最後對于這一發現做了自己的論述：“現在的宇宙基本是由普通物質所壟斷，但我們必須要了解宇宙的全貌，否則我們可能身處危險之中卻全然不知，氫是宇宙中最重要的元素，發現它的反物質，具有非凡的意義。”
英國《自然》雜志網站17日刊登研究報告說，歐洲核子研究中心（CERN）的科學家成功制造出多個反氫原子，并利用磁場使其存在了“較長時間”。這是科學家首次成功“抓住”反物質原子。
氫原子是隻有一個質子和一個電子的最簡單的原子。實際上，歐洲核子研究中心早在1995年就第一次制造出了反氫原子，但隻能存在幾個微秒的時間，就與周圍環境中的正氫原子相碰并湮滅。此次的突破之處在于，制造出數個反氫原子後，借助特殊的磁場首次成功地使其存在了“較長時間”——約0．17秒。
這個時間聽起來似乎仍然很短，但對于科學家來說，這個時間長度已十分難得，可以對反氫原子進行較為深入的觀測和分析。因此，這一成果被看作是物理學領域的一大突破，将大大推動有關反物質的研究。
大型強子對撞機要對撞1千年才能夠對撞出一微克反物質。要得到足夠多的反物質，必須開發數個星球。建造圍繞整個星球的巨型粒子加速器。
反物質是一種人類陌生的物質形式，在粒子物理學裡，反物質是反粒子概念的延伸，反物質是由反粒子構成的。反物質和物質是相對立的，會如同粒子與反粒子結合一般，導緻兩者湮滅并釋放出高能光子或伽瑪射線。1932年由美國物理學家卡爾·安德森在實驗中證實了正電子的存在。随後又發現了負質子和自旋方向相反的反中子。到目前為止，已經發現了300多種基本粒子，這些基本粒子都是正反成對存在的，也就是說，任何粒子都可能存在着反粒子，2010年11月17日，歐洲研究人員在科學史上首次成功“抓住”微量反物質。2011年5月初，中國科學技術大學與美國科學家合作制造了迄今最重反物質粒子——反氦4。2011年6月5日歐洲核子研究中心的科研人員宣布已成功抓取反氫原子超過15分鐘。同時在自然界也有‘反物質’的能動能效--反應為反物質凝聚。上海光機所利用飛秒拍瓦激光裝置和高壓氣體靶相互作用産生大量高能電子，高能電子和高Z材料靶相互作用，由韌制輻射機制産生高強度伽馬射線，伽馬射線再和高Z原子核作用産生正負電子對。正電子譜儀經過精心設計，成功解決了伽馬射線帶來的噪聲問題，利用正負電子在磁場中的不同偏轉特性，實驗中在單發條件下就成功觀測到了正電子。這是我國首次報道利用激光産生反物質。
是否存在反物質
部分天文學家也認為有存在的可能，但現代天文學還拿不出令人信服的證據。否定反物質的人很多，美國宇宙學家施拉姆（Schramm）說：“大多數理論家的直覺，不存在反物質。這意味着如果你找到它，那是一個偉大的發現，證明這些理論家都是錯誤的。但是最大的可能是，這意味着你找不到它。”
由丁肇中主持的這項研究已有16個國家的科學家參與其中，投入的資金更是高達1000多億美元。許多科學家表示：隻要能發現宇宙反物質的存在，那麼這将是當之無愧的諾貝爾獎。該探測器已于2005年發射升空并永久停留在太空，東南大學還将建立一個數據接收分析中心和培訓中心作為配套項目。丁肇中認為，如果反物質确實存在，當正物質與反物質碰撞時可以産生巨大的能量。他所主持的“尋找宇宙中的暗物質和反物質”的研究已進行多年，已取得一些重要成果。“但是，從這一領域發展的曆史來看，人們要有思想準備，也許我們會發現意想不到的東西，與原先想研究的東西毫無關系。”丁肇中很慎重地表示。
首次捕捉到自然界的反物質
2010年11月17日，有媒體說，人類首次捕獲到反物質 ，500克能量可超過氫彈。 歐洲科學家成功制造出多個反氫原子，并使其存在了0.17秒，這是物理學界的突破性發現，也是人類首次捕獲到反物質。500克反物質的破壞力可以超過世界上最大的氫彈。
反物質至今都是物理學領域的一大謎團。我們周圍環境中的物質是正物質，它由原子組成，原子由帶正電的質子和帶負電的電子以及中性的中子組成。與此相反，由帶負電的質子和帶正電的電子組成的物質就是反物質。反物質隻要和正物質相遇就會湮滅，因此雖然現行理論認為宇宙從大爆炸中誕生時産生了等量的正物質和反物質，但我們很難在宇宙中找到反物質。尋找和研究反物質因此也成為物理學領域的熱點和難點。
反物質，正常物質的反狀态，極不穩定而幾乎不存在于自然界。研究人員在實驗室裡制成反物質，但這些反物質一接觸容器壁便瞬息湮滅。抓不住，便無從加以深入研究。
英國《自然》雜志網站17日發布報告，歐洲研究人員在科學史上首次成功“抓住”微量反物質。
首次“抓住” 巧設“磁瓶”克服湮滅
研究人員2002年在真空環境裡造出反氫原子，但造出後不到片刻便已湮滅。如今，歐洲核子研究中心研究員首次成功“抓住”這種反物質。
鑒于反物質接觸容器壁後便即消失，研究人員利用特殊磁場對反物質加以捕獲。
談及這種看不見、摸不着的捕捉方式，丹麥奧胡斯大學教授傑夫·杭斯特告訴英國廣播公司（BBC）記者，反氫原子具有“少許磁性”，“你可以把它們想象成羅盤指針，能夠利用磁場探知它們的存在。我們制成一隻強有力的‘磁瓶’，在裡面造出反物質”。
另外，反氫原子運動速度不能太快，否則便難以捕獲。杭斯特所在研究團隊花費5年時間，設法讓反氫原子溫度降至0.5開氏度，相當于零下272.65攝氏度、即接近絕對零度，使反氫原子處于低能量狀态。
“如果它們運動得不至于太快，那麼就算被‘抓住’了。”杭斯特說。
理論測算 500克反物質超過氫彈
丹·布朗在暢銷書《天使與魔鬼》中把反物質描述成人類目前所知威力最大的能量源。它能以百分之百的效率釋放能量，不造成污染，不産生輻射，一小“滴”便可維持美國紐約全天所需能量。
從理論上說，不到500克反物質的破壞力超過世界上最大氫彈的威力。
不過，研究人員首次捕獲的成果為38個反氫原子，持續時間為五分之一秒。這等數量的反物質不足以讓一隻100瓦燈泡發光二十億分之一秒，更别提用作劇烈炸藥。
杭斯特教授解釋道，研究人員掌握捕獲反物質技術後，今後可在具體操作程序層面加以“微調”，便有望制成數量足夠多、保存時間足夠長的反物質，為進一步研究打開一扇門。
前景展望 有助破解宇宙起源之謎
愛因斯坦預言過反物質的存在。發生爆炸并産生巨大能量。
反物質的發現，使人們聯想上世紀許多不解之謎，其中最為著名的莫過于“通古斯大爆炸”。1908年6月30日淩晨，俄羅斯西伯利亞通古斯地區遭遇從天而降的“火球”，大片原始森林頃刻化為灰燼。至于爆炸起因，一些人推斷是小行星撞擊，一些人猜想是反物質所緻“湮滅”。
深入研究反物質，是解開宇宙起源之謎的重要環節。
“我們希望查明，物質與反物質之間是否存在某些我們尚不知道的區别，”杭斯特說，“這種區别或許存在于更基本層面，或許牽連宇宙起源時某些高能量活動。”
“這就是為什麼能夠‘抓住’它們（反物質）是這般重要，因為我們需要時間研究它們。”
。反物質研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意義，同時也具有重要應用，比如正電子斷層掃描成像（PET）在癌症診斷等方面已廣泛應用。
動态發展
神秘“反物質”或許将成為人類的“末日武器”。通過大型強子對撞機，他們已經俘獲了少量的“反物質”，盡管隻是少量的反氫原子而已，但已被科學界視為人類研究反物質過程中的一次重大突破。
存在時間是關鍵
實際上，早在1995年，歐洲核子研究中心就首次制造出了9個反氫原子。但反氫原子隻要與周圍環境中的正氫原子相遇就會湮滅，因此實驗室中造出來的反氫原子稍縱即逝，科學家們根本無從研究它的真面目。2002年，歐洲核子研究中心的實驗進一步表明，反氫原子可以大量制造，但如何讓它們存在時間長一點仍是難題。
因此，這次實驗成果的突破就在于，人工制造的38個反氫原子存在了大約0．17秒。這個時間在普通人看來也許非常短，但對科學家來說，已比先前有了實質性的延長，足夠他們進行較為深入的觀察和研究。
利用磁場作“陷阱”
歐洲核子研究中心介紹說，這次之所以能夠将反氫原子捕獲長達0．17秒，要歸功于一種特殊的磁場。 在實驗室中，反氫原子是在真空環境裡制造出來的，正常情況下瞬間就會與正物質發生湮滅并消失。而這個強大而複雜的磁場會像陷阱一樣“拖延時間”，使反氫原子與正物質的接觸稍作延緩。實驗顯示，利用這種磁場，可以将“牽制”反氫原子的時間延長到十分之一秒的量級，這對于觀察研究反氫原子來說已經“足夠長”。
最終，歐洲核子研究中心在制造出的數以千計的反氫原子中，成功地使其中的38個存在了大約0．17秒。
科學家稱，研究反物質，之所以選擇氫原子入手，是因為氫原子隻包含一個質子和一個電子，是最簡單的原子，因此被看做是物理學領域最佳的研究對象。
反物質研究的重要一步
盡管這隻是在實驗室中制造并短暫捕捉到反物質原子，但科學界仍然歡欣鼓舞，認為這是物理學領域的一次突破，距離反物質的“真相”又“近了一步”。
刊登這一研究成果的英國《自然》雜志稱，成功“捕捉”反氫原子後，通過比較反物質和正物質，科學家們就可以測試粒子物理學“标準模型”中最核心的基本對稱理論。歐洲核子研究中心主任羅爾夫·霍伊爾在17日發布的一份新聞公報中說，“這是反物質研究領域的重要的一步。”
“抓住”反物質達千秒
歐洲核子研究中心的科研人員在2011年6月5日在英國《自然·物理》雜志上報告說，他們成功地将反氫原子“抓住”長達一千秒的時間，也就是超過16分鐘，這有利于對反物質性質進行精确研究。反氫原子是普通氫原子對應的反物質形态。反物質與普通物質相遇就會湮滅，此前制造出的反氫原子往往隻能存在幾微秒的時間。2010年11月，歐洲核子研究中心利用反氫原子微弱的磁性，首次成功地用“磁場陷阱”束縛住了反氫原子，時間達172毫秒。 5日發表的新研究在束縛時間上取得了巨大突破。科學家在論文中說，他們在這一輪研究中，先後用磁場陷阱抓住了112個反氫原子，時間從1/5秒到一千秒不等。分析還顯示，這次抓住的反氫原子大多數處于基态，也就是能量最低、最穩定的狀态。這有可能是人類迄今首次制造出的基态反物質原子。如果能讓反物質原子在基态存在10分鐘到30分鐘，就可以滿足大多數實驗的需要。
在這一輪研究中，科學家單次最多一次抓住了3個反氫原子。他們希望能将更多的反氫原子束縛較長時間，使測量數據在統計上更加精确。反物質是由反粒子組成的物質，反粒子的質量等特性與組成普通物質的粒子相同，但電荷等特性相反。氫原子由一個帶負電的電子和一個帶正電的質子構成，反氫原子則與它正好相反，由一個帶正電的正電子和一個帶負電的反質子構成。
反物質至今都是物理學領域的一大謎團。現有理論認為，在宇宙誕生的大爆炸中産生了數量相等的物質和反物質。但在人們觀察到的宇宙中，物質占絕對主導地位。研究反物質原子的特性、比較它們與普通原子在物理規律上是否對等，可能有助于解開上述疑點。
反氦4
b由多位中國科學家參加的美國布魯克海文國家實驗室RHIC-STAR國際合作組探測到氦核的反物質粒子——反氦核。這種新型粒子又名反阿爾法粒子（α粒子），是迄今為止所能探測到的最重的反物質原子核。STAR國際合作組的該研究成果在線發表在《自然》（Nature）雜志。
位于紐約長島的美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機(RHIC)利用兩束接近于光速的金核對撞來模拟宇宙大爆炸，産生類似于早期宇宙的物質形态。這種劇烈的碰撞産生大約等量的誇克和反誇克物質，其中一部分穩定的反物質可以在與正物質湮滅之前在STAR探測器中留下清晰的信号。
STAR合作組是由來自12個國家的54家科研單位組成，其中STAR中國合作組成員包括中國科學院上海應用物理研究所、中國科學技術大學、中國科學院近代物理研究所、清華大學、華中師範大學、山東大學等。由中國國家自然科學基金委、科技部、中國科學院與美國能源部共同出資研制，并于2009年安裝在STAR探測器上的“大型飛行時間探測裝置”（TOF），在反物質氦4的鑒别過程中發揮了關鍵作用。中美TOF合作項目聯系人美國加州大學洛杉矶分校黃煥中教授說：“尋找反物質氦4和其他奇異物質是TOF項目立項的物理目标之一。我們不僅出色完成了硬件裝置，而且此發現為實現TOF的物理目标開啟了一個很好的開端。”
上海應用物理所研究員、STAR中國合作組召集人馬餘剛說，中國科學家隊伍在這個重要的科學發現中作出了傑出的貢獻。一方面，該發現依賴于中國合作組研制的性能優異的大型飛行時間探測器；另一方面，該發現得益于布魯克海文國家實驗室的物理學家唐愛洪（文章投稿作者）帶領的團隊利用“高階觸發”技術，使得我們能夠在海量的實驗數據中實時挑選出含有反物質氦4的碰撞事例。在利用這個技術尋找反氦4的過程中，上海應用物理所博士生薛亮和近代物理所博士生仇浩等作出了突出的貢獻。
國家自然科學基金委副主任沈文慶院士評價說，在人類尋找反物質的艱辛曆程中，老一輩的中國科學家在這個領域作出了許多傑出的工作，包括已故科學家趙忠堯院士在1930年觀測到了由狄拉克預言的反電子迹象和王淦昌院士領導的研究小組在1960年發現了反西格馬負超子等。這次STAR合作組的反氦4重要發現是繼發現反物質超氚核後的又一具有重要裡程碑意義的突破性進展，而在這兩個重要的科學發現中我國的核物理學家隊伍都起到了極為關鍵的作用，突顯了基于大科學基礎研究的國際合作的重要性。
時空扭曲效應
據國外媒體報道，英國華威大學的物理學家從星系旋轉的角度入手，建立了一個涵蓋整個星系時空模型，旨在解釋粒子物理學中的一個突出的難題：為什麼在宇宙誕生之初，物質和反物質可以共同存在于宇宙空間中。這個問題猶如一扇通往宇宙終極奧秘的大門，門的背後或許就隐藏着“上帝的秘密”。物理學家們設想了一個“純潔”的宇宙：這個構想出來的宇宙中，所有的物理定律在宇宙中任何一個地方都能适用，具有極強的普适性。宇宙中粒子和反粒子的行為也同樣按照相同的方式進行運動。
然而，近些年的粒子物理實驗中發現，在物質和反物質的衰變中，K介子和B介子表現出顯著的差異性。這就是被稱為“電荷宇稱不守恒”的一個證據，這個證據的發現對粒子物理學家而言，應該是個有些“尴尬”的現象，因為在弱相互作用下宇稱不守恒的觀點被提出後，物理學家由此推理出“電荷宇稱守恒“（CP守恒）的觀點，但是這個觀點不能解釋我們宇宙中物質為什麼會存在的問題。也就是說，理論上宇宙誕生後産生的是相同的物質和反物質，我們也知道物質和反物質相遇會湮滅，如果按此推演，就不會有當前宇宙中的一切了。
英國華威大學物理學系的Mark Hadley博士相信其找到了一種可經得起檢驗的關于電荷宇稱不守恒的證據，該證據不僅能保持宇稱的奇偶性，而且還能使得電荷宇稱不守恒的理論可以合理地解釋在宇宙誕生之後物質與反物質之間的問題。
Hadley博士的論文已經發表在EPL（歐洲物理學快報）上，主要介紹了對于CP破壞（CP對稱被破壞了）的一種源頭，這個源頭與克爾度量的不對稱有關。其同時也認為：研究人員忽視了一個重要的效應，即我們星系的旋轉對亞原子粒子的衰減會産生重大影響。
根據粒子物理學的觀點，我們的宇宙在根本意義上就是不對稱的，而且在弱相互作用中，有一個明顯的左和右的不對稱性，也有一個更小的CP對稱破壞存在于K介子系統中。以上觀點已經被體現在現有的粒子物理實驗中，但是沒有任何的解釋。其中的一個可能的原因就是：我們銀河系的自轉的效應造成了我們時空的扭曲，這種扭曲程度足以影響到對實驗結果的評定。而如果時空扭曲足以影響實驗結果，那麼可不可以在一定程度上認為我們的宇宙從根本上說是對稱的呢。對于這個較為“奇異”的預測，歐洲核子研究中心已經在收集相關的數據，以證明星系的自轉對結果的影響有多少。
對于星系自轉所産生的效應，這是一個較為容易被忽視的問題。因為我們一直以來都是處于地球和太陽的引力場中，這是最直接的感受，對于整個銀河系在某個方面對我們人類造成的影響還不是那麼顯著。而Hadley博士則認為整個星系産生的引力場将使得星系内部的時空産生扭曲，這種扭曲自然也包括太陽系在内，而這個時空扭曲效應的影響将是不容忽視的。如此巨大質量的星系自轉所具有的速度和角動量拖拽着星系内部的時空，造成時空的形狀的變形以及時間的膨脹效應。
而整個星系的旋轉對我們地球周圍的時空所産生的效應比地球本身的自轉要強100萬倍。當CP破壞在B介子衰變中被觀察到時，這是一個較為關鍵的現象，其有助于解釋在相同粒子物質與反物質的分裂基于不同的衰變率。但是，奇怪的是：即使研究人員觀察到衰變中出現的較大的差異，但把這些各個衰變率進行相加時，研究人員又能得到一個與在相同粒子中物質與反物質分裂條件下相同的值。
據Hadley博士介紹：我們銀河系的自轉對時空的“拖拽”效應理論可以解釋關于觀測的一切問題。在相同粒子物質與反物質分裂中，他們不僅可以在鏡像上對稱，在其他的結構上也将保持對稱。對于那些粒子衰變而言，這個觀點并不是完全不合理的，這個衰變的機制可能開始于“鏡像”時刻，然而，銀河系的自轉所産生的“拖拽”效應是顯著的，造成的時空扭曲足以引起每個粒子結構的不同，使其經曆不同的時間膨脹效應，而這正是衰變以不同方式進行的原因。
這就是說，在每個粒子進行衰變時，時空扭曲所造成的不同時間膨脹所帶來的整體效應必須被考慮，CP破壞的消失和對稱守恒也應該與此相關。這個理論的另一個亮點是其能被得到檢驗，其所預測的現象也能進行相關的測試。在歐洲核子研究中心，已經收集到了大規模的數據陣列，顯示出在衰變的過程中，CP破壞是存在的，同時還能檢驗出星系的自轉所産生的“拖拽”效應對其的影響。
粒子物理學家正在考證類似銀河系這樣巨大的星系對實驗中所觀察到CP破壞有着多大的影響。同時，其也為那些理論家們提供打開了一扇大門：将CP破壞作為一個非常有用的工具以解釋在我們的宇宙誕生之初物質與反物質是如何進行分離的，如何形成我們所看到的物質宇宙。而事實上，由銀河系旋轉所産生的時空拖拽和時間膨脹效應對粒子實驗的影響将是不容忽視的。而在極早期的宇宙中，可能存在足夠的質量和旋轉以産生時空拖拽，這個效應對物質與反物質的分布将産生顯著的影響。
反物質的來源
第一種來源在我們頭頂之上的大氣外層。在來自星際空間、充滿電荷的宇宙線的轟擊下，那裡不斷産生正電子。第二種來源則隐藏于放射性物質的原子中。某些不穩定的原子核擁有多餘的質子，如鈉22、溴35或碘122，實際上它們最終将衰變并釋放出一個中微子、一個光子和一個正電子。第三種則是由雷暴制造。首先風暴雲極化，然後雷電使雲層突然去極化，大氣中的電子突然發生噴射，接着産生伽馬射線，最後伽馬射線撞擊大氣中其它原子核，産生電子與反電子。
人體反物質
除了我們常見的物質外，宇宙中還存在着反物質。自1928年英國物理學家保羅·狄拉克預言反物質存在以來，反物質一直是科學家眼中的“香饽饽”。科學家們認為，反物質研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意義，深入研究反物質，是解開宇宙起源之謎的重要環節。
反物質也是很多科幻小說中的“标配”。比如，在電影《達芬奇密碼》的姊妹篇《天使與魔鬼》中，僅僅含有0.25克反物質的炸彈就足以将梵蒂岡從地球上抹去；而電影《星際迷航》中的“企業号”飛船則使用由物質—反物質湮滅産生的強大推力來獲得超光速飛行速度。
在粒子物理學中，反物質是一種由反粒子組成的特殊物質。反粒子與粒子有着相同的質量卻有着相反的電荷和自旋。這些反粒子結合在一起構成反物質。比如，正電子（電子的反物質）和一個反質子可以構成一個反氫原子。
除此之外，反物質還有很多令我們驚歎的特征，美國費米國家實驗室和斯坦福直線加速器中心（SLAC）聯合創辦的《對稱》雜志網站，列出了我們可能不知道的關于反物質的十件事。
正反物質不對稱
1928年，狄拉克預言了電子的反粒子——正電子的存在。
1932年，美國科學家卡爾·安德森在研究一種來自遙遠太空的宇宙射線過程中，意外地發現了正電子，證實了狄拉克的預言，引起了科學界的震驚和轟動。它是偶然的還是具有普遍性？如果具有普遍性，那麼其他粒子是不是都具有反粒子？于是，科學家們在探索微觀世界的研究中又增加了一個尋找目标。
1936年，安德森因發現正電子而獲得該年度的諾貝爾物理獎。後來其他基本粒子的反粒子也陸續被發現。1955年，美國研究人員制造出了第一個反質子，即電荷為負的質子。
當今我們的宇宙中存在着大量正粒子組成的物質，然而卻沒有發現由反粒子組成的穩定存在的反物質，這說明宇宙中正反物質之間并不是嚴格對稱的，否則所有的物質都将湮滅。
宇宙起源的标準理論認為，物質與反物質在大爆炸之初是成對或等量産生的。當物質和反物質相遇時，會彼此湮滅，隻留下能量。因此，從理論上來說，我們應該都不存在，但事實并非如此，現今所遺留下來的絕大多數是正粒子，這即所謂的“正反物質對稱性破壞（對稱破缺）”，雖然在幾個粒子對撞試驗中，都發現了正粒子與反粒子的衰變略有不同，但在數量上仍不足以解釋為何現今反物質消失的問題，這在粒子物理學上仍是一大未解之謎，科學家們也對此提出了很多解釋。
物理學家們目前正在殚精竭慮地進行研究，希望能夠最終厘清這種不對稱，或許答案揭曉的那一天，也将開啟新的天文學時代序幕。
反物質比想象的離你更近
少量反物質持續不斷地以宇宙射線和高能粒子的形式，天女散花般地降落在地球上。這些反物質粒子到達大氣層的範圍1到100個/平方米。
但其他反物質來源其實就近在咫尺。比如，香蕉也會産生反物質——它每75分鐘會釋放出一個正電子。之所以會出現這一現象，是因為香蕉包含有少量的鉀-40。鉀-40是鉀的天然同位素，會在衰變過程中釋放正電子。
人體也包含有鉀-40，這意味着人體也會釋放正電子。由于反物質一旦同物質接觸，就會彼此湮滅，因此，這些反物質粒子非常短命。
身價昂貴但難以企及
盡管物質—反物質湮滅有潛力釋放出大量能量，1克反物質或能産生相當于核爆的爆炸規模，但人類目前制造出的反物質少得可憐。
1995年，歐洲核子研究中心（CERN）的科學家在實驗室中制造出了世界上第一批反物質——反氫原子；1996年，費米國家加速器實驗室成功制造出7個反氫原子。2000年9月18日，CERN成功制造出約5萬個低能狀态的反氫原子，這是人類首次在實驗室條件下制造出大批量的反物質。2011年5月初，中國科學技術大學與美國科學家合作制造了迄今最重反物質粒子——反氦4。
不過，迄今為止，費米實驗室的萬億電子伏特加速器（Tevatron）制造出的所有反質子加在一起隻有15納克（十億分之一克）；而CERN制造的所有反質子加起來僅為1納克；德國的電子同步加速器（DESY）制造的正電子加起來大約2納克。即便所有這些反物質一次全部湮滅，它們産生的能量還不足以燒開一杯水。
根本的問題在于制造和存儲反物質的效率以及成本，由于目前反物質是由加速器産生的高能粒子打擊固定靶産生反粒子，再經減速合成的，此過程所需要的能量遠大于湮滅作用所放出的能量，且生成反物質的速率極低：僅僅制造1克反物質就需要大約25×1015千瓦時的能量。因此，從生産成本考慮，反物質是世界上最貴的物質。
用“阱”來保存反物質
反物質還難以捕捉和存儲。因為反物質隻要遇到正物質立刻就會湮滅爆炸，所以我們無法使用任何由正物質制造的容器來存放它，必須為它們建造特殊的“家園”。
帶電的反物質粒子，比如正電子和反質子能被保存在彭甯離子阱（Penning traps）内。這些設備可以被看成是小型加速器，依靠磁場和電場讓粒子不與阱壁碰撞，使其呈螺旋形運動。據悉，目前，美國國家航空航天局（NASA）和賓夕法尼亞州立大學的科學家們已經能用彭甯離子阱存放1010個反質子一個星期。但彭甯離子阱對反氫原子等并不起作用，因為，反氫原子不帶電，無法被電場“鎖住”。相反，它們被保存在俗稱的“亞普阱”内。
其實，地球的磁場也類似某類反物質阱。2011年，意大利一個科學團隊利用一座宇宙射線探測器成功在範艾倫輻射帶發現了反質子帶，存在區域距離地球表面350至600公裡，這一研究證實了地球磁場能“捕獲”反質子的理論。
反物質可能向上飛
愛因斯坦的廣義相對論告訴我們，重力對任何物質都是同等作用的；标準模型理論也預言，引力對物質和反物質應該産生同樣的影響。那麼重力的作用會使反物質向下落還是向上飛？如果反物質的行為是完全不同的，它們是否會颠覆現有的物理學理論呢？CERN正在進行的“神盾（AEGIS）”實驗、“反氫激光物理裝置（ALPHA）”實驗等都在試圖發現這一點。
當然，觀察引力對反物質的影響并不像看到蘋果從樹上掉下來那麼容易。這些實驗需要将反物質保存在一個阱内或通過讓其冷卻到絕對零度之上的溫度從而讓其降速，才能更好地對其進行觀察。而且，因為引力是最微弱的基本力，物理學家們必須在這些實驗中使用中性的反物質粒子，來預防更強大電場産生的幹擾。
粒子減速器讓反物質放慢腳步
對于粒子加速器，我們很多人都已經耳熟能詳，但你知道還存在粒子減速器嗎？CERN就有一台名為“反質子減速器（Antiproton Decelerator）”的設備。2000年8月10日，CERN宣布這台反質子減速器投入使用。
這台反質子減速器是一個圓形混凝土盒，周長188m，耗資1150萬美元。它利用磁場将高能反質子和正電子冷卻、減速和聚積，最終在電磁場束縛下形成大量反氫原子，這些“冷”反氫原子的溫度僅比絕對零度略高幾度，為以後研究反質子和反氫原子等粒子的特性和行為提供了可能。
2014年，CERN的“低速反質子原子光譜和碰撞（ASACUSA）”實驗團隊将正電子和由反質子減速器産生的低能量反質子混合，首次成功制造出反氫原子束。他們檢測到了一束由80個反氫原子構成的、長達2.7米的反物質束流。
中微子或是自己的反粒子
物質粒子和其反粒子夥伴攜帶的電荷相反，使科學家們很容易區分彼此。但中微子幾乎沒有質量，也很少與其他物質相互作用，更加沒有電荷，由此，科學家們相信，中微子可能是馬約拉納費米子（與反粒子相同的粒子）。20世紀30年代，意大利物理學家埃托雷·馬約拉納提出中微子可以作為自己的反粒子。
研究中微子性質的馬約拉納探測器以及美國的EXO-200等探測實驗都旨在通過尋找一種名為無中微子雙β衰變的行為，從而确定中微子是否是馬約拉納費米子。有些放射性的原子核會同時衰變，釋放出兩個電子和兩個中微子。如果中微子是自己的反粒子，那麼，它們會在雙衰變之後瞬間彼此湮滅，科學家們隻會看到電子。
找到中微子或能幫助科學家們解釋反物質—物質不對稱。物理學家們認為，中微子有的輕、有的重。目前存在的是輕中微子，而重中微子隻在大爆炸後的一瞬間存在。
反物質在醫學領域“大顯身手”
時至今日，人們發現和制造的反物質粒子雖然不多，但像正電子這樣的反物質已經不足為奇了。雖然現在還不能像科幻小說裡所描述的那樣制造和存儲大量反物質，但在較小規模上反物質已經得到了應用，比如，在不少醫院裡使用的正電子發射計算機斷層顯像（PET）設備，正是用正電子來生成身體的高清圖像。
發射正電子的放射性同位素（比如香蕉内發現的鉀-40）被附着到葡萄糖等化學物質上，然後一起被注射入血管内。葡萄糖在血管内分解，釋放出正電子，正電子遇見體内的電子并彼此湮滅。這一湮滅過程會産生伽馬射線，這些伽馬射線可被用來構建身體的圖像，從而為醫生提供診斷依據。
而CERN的科學家們一直在研究将反物質作為一種潛在治療癌症的手段。物理學家們發現能使用粒子束攻擊腫瘤，這些粒子束會在安全地穿越健康組織之後，釋放出能量。使用反質子可以添加另一束能量。科學家們已經發現，這一技術對倉鼠的細胞有效，但目前仍然沒有在人體進行相關研究。
大爆炸後的反物質或仍在潛伏
科學家們一直希望“揪出”大爆炸後留下的反物質，從而解決物質—反物質不對稱這一謎團。
國際空間站上阿爾法磁譜儀（AMS-02）的使命就包括搜尋這些粒子。2011年搭乘“奮進号”升空的這個先進探測器，被視為可對反物質謎案做出“結案陳詞”的科學利器。在今後的十幾年裡，它将在這個太空中最理想的地方，探索反物質以及反宇宙的存在。除此之外，它的使命還包括尋找宇宙中的暗物質以及探索宇宙射線。
AMS-02是人類送入太空的最大磁譜儀，可以從數十億個事件中識别一個反粒子。這意味着與以前的實驗相比提高了三個數量級的精度。在這樣的精度下，探測器将以前所未有的準确度來探測宇宙射線光譜的組成。
AMS-02内部有一個強大的永久磁鐵，帶電粒子和反粒子将在其作用下向相反的方向偏轉，從而讓物質和反物質分道揚镳，而不會“見面”導緻彼此湮滅。
宇宙射線碰撞一般會産生正電子和反質子，但制造出一個反氦原子的可能性極低，因為這一過程需要大量能量。這意味着，即便隻發現一個反氦核，就能成為宇宙某處存在大量反物質的堅實證據。這些物質是在宇宙大爆炸後産生的，它們的發現将成為認知當今宇宙的真正突破。
反物質推動飛船仍是長路漫漫
反物質潛在且十分誘人的用途是用來制造星際航行火箭的超級燃料。
科學家們早就發現，當反粒子和粒子在高能下碰撞而湮滅時，會釋放出大量能量。而這種能量的釋放率遠遠高于核彈、氫彈，大概幾克産生的能量就相當于一枚戰略核彈。正因為有這樣的性質，在科幻小說裡，反物質經常作為星際飛船的燃料出現。《星際迷航》系列電影中，“企業号”宇宙飛船可實現曲速飛行、超光速抵達宇宙中任何一個地方，仰仗的正是它的反物質動力系統。
美國肯特州立大學高級研究員張偉明（音譯）和西儲學院的羅南·基南的分析結果顯示，反物質火箭的速度完全能夠達到光速的70%。從理論上來說，用反物質作為火箭燃料可能的，但在這項新構想真正付諸實施之前，人們必須解決反物質數量稀少和存儲兩大難題。
目前，科學家們仍然沒有辦法大規模制造或收集到足夠多的反物質，經過近半個世紀的研究，人類現在也最多隻能将反物質（反氫原子）保存1000秒。據媒體報道，2011年，CERN的科學家成功将309個反氫原子保持到1000秒，是此前的5000倍。
不過，科學家就是一群“明知山有虎，偏向虎山行”的人，不少科學家正在進行反物質的制造和存儲研究。如果未來某一天，科學家們能夠找到制造或收集大量反物質的方法，那麼，由反物質推進的星際旅行有可能從夢想走進現實。
但有趣的是，當反物質火箭真正投入使用之後，乘客們還必須開始習慣所謂的相對論效應——當接近以光速飛行，時空并不會移動得那樣快。簡單地說，從地球到半人馬座的旅行，地球時鐘會走了大約6年，但實際感覺隻過了不到4年半時間而已。
實際上，人體也會釋放反物質。相信随着科學技術的不斷發展和科學研究的不斷深入，人們對反物質作用的認識一定會越來越深刻，反物質世界必将為人類做出貢獻。
