反质子

物理学界一直以来存在一种推论：宇宙大爆炸之初产生了数量相等的物质和反物质。不过，在人类能够观测到的宇宙中，物质占主导地位。那么，天然反物质是否存在，它们又在哪里？

如同粒子构成物质一样，发现天然反粒子是证实天然反物质出现的前提。意大利一个科学团队近期利用一座宇宙射线探测器成功在地球附近发现反质子带，证实地球磁场能够“捕获”反质子的理论。

首次出现

英国广播公司7日报道，一些意大利科学家首次在地球范艾伦辐射带中发现反质子带。

这些反质子由“反物质-物质与轻核天体物理学探测器”发现，存在区域距离地球表面350至600公里。

这一探测器2006年发射升空，与俄罗斯一座地球观测卫星相连，飞行于南大西洋上空的范艾伦内辐射带，主要任务是研究太阳高能粒子和宇宙射线的属性。它先前在范艾伦辐射带中发现了带正电的正电子。

范艾伦辐射带存在于地球附近的近层空间，是包裹地球的高能辐射带，分内外两层，以美国物理学家詹姆斯·范艾伦命名。

正电子和反质子都是反粒子的一种。就一般原子构造而言，电子带负电，质子带正电。而正电子带正电，反质子带负电。先前，多国物理学家已在实验室中证实正电子、反质子和反中子的存在。

磁场“猎物”

一些研究人员说，这些反质子存在于范艾伦辐射带的事实，证明地球磁场的确能够“捕获”反粒子。

一篇刊载于《天体物理学杂志通讯》网络版的论文解释说，宇宙射线粒子进入地球大气层中后，与空气中的粒子相撞，产生大量次级粒子。不少宇宙射线粒子和这些次级粒子被范艾伦辐射带“俘获”。

粒子质量越大，在辐射带中旋转的路径越宽；辐射带磁场强度越小，粒子旋转路径同样越宽。反质子的质量是正电子的近2000倍，因此，同等条件下，反质子旋转路径宽不少。

当反质子进入范艾伦外辐射带后，由于磁场强度较小，旋转路径过宽，从而进入磁场强度更强的范艾伦内辐射带，随后缩短旋转路径宽度，趋于稳定，直到与普通粒子结合后消失。

能量来源

意大利巴里大学教授亚历山德罗·布鲁诺是发现反质子的科学团队主要成员。他告诉英国广播公司记者，这次发现的反质子带是地球附近“最丰富的反质子源”。

“被捕获的反质子会与大气层其他成分作用后消失，”他说，“这种情况在低纬度地区尤其普遍，湮灭是反质子流失的主要方式。”

反粒子如果与普通粒子结合，会导致两者湮灭并释放出巨大能量。这种产能效率甚至高于核聚变。

布鲁诺说，正反粒子的相互作用可能成为今后宇宙飞行器的能量来源。

“谁知道呢，说不定有一天，宇宙飞行器可以在(范艾伦)内辐射带中充能，然后飞得更远。”