地球上的反物質從哪來的？

文：活潑歡騰冬瓜君

朋友，你聽說過反物質么？

在廣袤的宇宙里，有很多未知、或不能確定的存在，其中就包括反物質。

正常物質的每一個粒子都有一個相反的粒子，質量相同但電荷相反。例如,帶負電的電子的反粒子是帶正電的正電子,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，一旦結合，兩者會湮滅並釋放出高能光子或伽瑪射線，程度遠勝氫彈爆炸，理論上幾克就能炸翻地球。所以很多小說和遊戲里里，常會出現反物質武器這一概念，如丹·布朗的《天使與魔鬼》和遊戲《紅色警戒3》。

2008年時，研究者使用PAMELA粒子探測器發現地球大氣層中的正電子數量遠高於理論模型預測的結果，這一結論之後也得到了阿爾法磁譜儀(AMS-02)的證實。所以，這些過剩的正電子都是來自哪裡呢？

對此最為主流的解釋是:

過剩的正電子可能來自附近的脈衝星，脈衝星是是坍縮後的遠古恆星殘留的密度極高、快速旋轉的內核部分，由於它們在自轉時過於劇烈，會將正電子和其他高能粒子驅逐出去。

為了驗證這個猜測，一個國際研究小組分析了切倫科夫(HAWC)伽馬射線觀測站的數據。當高能伽馬射線轟擊地球大氣時會撕裂原子，產生近光速的向下衝擊的粒子流。這些粒子流撞擊在HAWC的300個水箱中的水時，會產生微弱的閃光。觀測者可以通過閃光測量伽馬射線的角度和強度，計算出它們來自何處。

科學家們對兩顆符合條件的脈衝星：Geminga和 PSR B0656+14進行了觀察，它們分別距離地球815和950光年遠。馬里蘭大學的粒子天體物理學家George Goodman和同事們使用HAWC來繪製由這些脈衝星的正電子產生的伽瑪射線如何輻射到天空中的不同區塊，每個區塊約寬65光年。他們發現這些脈衝星周圍有著大量的伽馬射線輻射霧。而這些「霧」是由高能電子和正電子撞擊產生的，因此研究這些輻射的屬性可幫助研究人員計算出多遠處產生的脈衝星正電子能在太空中彌散。他們發現，由這些脈衝星產生的正電子應該不是地球過量正電子的來源，假設不成立。

不過，即使這個猜測不成立，正電子過剩問題仍是天體物理學中最為激動人心的謎團之一，還有許多假設正等待驗證：也許它們源自暗物質粒子的湮沒或衰變；超新星殘骸也可以產生正電子；或者它們是黑洞從臨近伴星中吸取氣體而產生的高能粒子等等。

在宇宙里、在地球上，我們未知的事物數不勝數，我們能做的，唯有不斷去大膽猜測、去細心探索……但若是論及衍生的反物質武器等，則是要慎上加慎了！

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