西方各国数十亿美金投入制造反物质 中国仅占国际贡献不到1%

从上世纪50年代的苏联时期开始，世界各国便或多或少出于战略性考虑从事反物质研究。1967年美国能源部建立费米国立加速器实验室，1996年实验室成功制造了7个反氢原子。而欧洲核子研究中心（CERN）成立于1954年，于1995年利用加速器将速度极高的反质子射流射向氚原子核产生正电子，正电子与反质子结合的原理制造过9个反氢原子，但仅仅在一亿分之三秒（3×10-8秒）后便告消失。2000年9月18日，CERN成功制造出约5万个低能态的反氢原子，这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。

本世纪以来，特别是在LHC（Large Hadron Collider，大型强子对撞机）建成之后，全世界高能物理研究的期待重心逐渐由美国向欧洲倾斜。这座历经数次开机、停机、维修才得以完成的家伙耗费了欧洲各国至少44亿美元（维基百科给出的真正造价数额不少于80亿美元）。其中重达5600吨的LHC底夸克探测器（简称LHCb）便是主要用于研究反物质。2009年12月9日，终于完成了第一次真正意义上的对撞。而到2010年11月17日，CERN宣布，成功制造出数个反氢原子后，并借助特殊的磁场首次成功地使其存在了“较长时间”——约0.17秒。这个时间比先前有了实质性延长，足够进行深入的观察研究。

由于耗费巨大，西方国家在反物质研究上采取了国际合作的模式。欧洲核研究组织中的法国、意大利、英国等国的科学家们均与美国展开合作，承担着相关项目中的大量研究工作。值得一提的是，中国的一些研究机构和大学也以单独身份加入了LHC的项目当中。例如清华大学参与了LHCb探测器数据采集板的研发等，但这些任务仅占国际合作总贡献里的不超过1%。另外，今年3月中国科学院上海应用物理所陈金辉博士参的意向国际合作研究发现了世界首个反物质超核。

在太空寻找反物质 美籍华人领衔56国合作项目

由于反物质制造成本极其高昂，以及推动学术研究的需要，科学家更倾向于直接从自然界“捕捉”反物质。当然，人类目前依然未能做到这一点，但一系列行动已经展开：1997年美国探测卫星发现，在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源。它喷射出的反物质在宇宙中形成了一个高达2940光年的“喷泉”。科学家之所以认为那是反物质“喷泉”，是因为正反物质相遇可释放出巨大的能量和比普通可见光强25万倍的伽马射线。此后NASA“钱德拉”X射线太空望远镜，以及“康普顿”伽马射线太空望远镜积极寻找宇宙早期残留下来的反物质迹象，但目前返还回来的数据显示，这项研究工作将比以往任何一次都要艰辛。

在自然界中寻找反物质，人类的另一项努力是阿尔法磁力分光仪实验（AMS）。这是一项由NASA与麻省理工学院诺贝尔奖获得者丁肇中（美籍华人）合作的计划，涉及资金20亿美元，包括中美法德等16个国家和地区的56个研究机构在空间领域展开合作。“阿尔法磁谱仪1号”早在98年已发射升空，而“阿尔法磁谱仪2号”也将于2011年2月由美国“奋进号”航天飞机运到国际太空站，开始持续十余年的观测研究。在这项实验中，中国参与了很多项目的研究。其中，阿尔法磁谱仪的主要结构以及关键部分——永磁体，是由中国科学院电工研究所、中国科学院高能物理研究所和中国运载火箭技术研究院研制的。中国还有多所高校也参与了AMS项目其他部分的工作。

制造成本极高：1000亿美元或能制造1克

反物质被捕获的新闻之所以被网友广泛关注，主要原因还是在大部分媒体标题里都有“用作武器威力超核弹”的说法。考虑到此前网络各大论坛和军事社区不时有美国，甚至中国已经掌握反物质武器的传言，不少网友对这种“末日武器”表示忧虑。但事实上，即便物理学家可以制造出炸弹所需要的足够多反物质，但按照目前的制造方法费用将会是个天文数字。目前人为制造反物质的方式，是由加速粒子打击固定靶产生反粒子，再减速合成的。此过程所需要的能量远大于湮灭作用所放出的能量，且生成反物质的速率极低，因此尚不具有经济价值。欧洲核子研究中心物理学家兰杜亚称“1克反物质的制造成本可能高达1000亿美元”，这超过奥巴马政府在任何领域的投资数目；而牛津大学物理学家克罗斯还提到了时间问题。他说：“我们需要100亿年才能生成丹•布朗《天使与魔鬼》小说中足够摧毁梵蒂冈的反物质。”因此，网上关于某国已掌握反物质武器的传言，基本上纯属科幻。

反物质稍逊即逝，无法保存

人类无法将反物质投入能源或军事用途的另一重要原因是，即使制造出反物质，也难以保存。因为地球上万物都由物质构成，反物质已出现即刻与周围的物质湮灭。在过去几年中，一些科学家成功地制造出了一些反物质，但这些反物质原子在实验室里稍纵即逝，科学家们根本无从研究它的真面目。例如，研究人员2002年在真空环境里造出反氢原子，但造出后不到片刻便已湮灭。现在唯一的方法就是都是通过特殊的磁场来保存这些反物质基本粒子。实验显示，利用这种磁场，可以将“牵制”反氢原子的时间延长到十分之一秒的量级，欧洲核子研究中心研究员首次利用磁场成功“抓住”这种反物质0.17秒的时间。这一时间对科学家来说，已经比先前有了实质性的延长。但考虑到LHC机器的庞大规模（包含了一个圆周为27公里、直径3米的圆形隧道），即使人类能够制造可以长时间“抓住”反物质的磁场，也无法将制造这一磁场的环境压缩至一个炸弹的大小。

正反物质对撞“能量远超核爆”仅为推测，无任何实例能够证明

根据爱因斯坦著名的质能关系式——E=mc2告诉我们，质量泯灭，产生能量。正反物质湮灭时质量几乎损失殆尽，产生的能量比重核裂变和轻核聚变产生的少许质量差异大得多，爆发的能量也大得多，会将100%质量转化成能量，而利用聚变反应的氢弹则大约只有7%的质能转换。科学家由此推算1克反物质与1克物质相互碰撞而湮灭时所释放出的能量，相当于世界上最大的水电站12个小时发出的能量；而不到500克反物质的破坏力超过世界上最大氢弹的威力。

但到目前为止，关于反物质能量的说法全部都来自科学家的推测，无任何实验能够证明。丁肇中教授也很慎重地表示过“从这一领域发展的历史来看，人们要有思想准备，也许我们会发现意想不到的东西，与原先想研究的东西毫无关系。”另外也有说法称，正反物质对撞所释放的能量主要为光能而非热能，其威力可能没有我们想象中巨大，仅为核裂变释放能量的数倍而不是数千倍。另外，这也可能为反物质的应用蒙上阴影（例如用在太空飞船的燃料，其发射出的伽玛射线足以瞬间杀死飞船里的人等等）。如果反物质的能量并不像想象中的巨大，那么人们为开发反物质应用而付出的努力或许只是白费。巨额资金投入和未知的回报，也可能影响政府或企业参与的积极性。