人类是发现反物质的。正电子、负质子都是反粒子,它们跟通常所说的电子、质子相比较,电量相等但电性相反。科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质,也就是反物质。反物质研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意义,同时也具有重要应用,比如正电子断层扫描成像在癌症诊断等方面已广泛应用。
反物质就是正常物质的镜像,正常原子由带正电荷的原子核构成,核外则是带负电荷的电子。但是,反物质的构成却完全相反,它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。从根本上说,反物质就是物质的一种倒转的表现形式。反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。
如果相信宇宙中有等量的物质和反物质,那么在三千万光年之外应有大范围的反星系区存在。在那里,原始的宇宙射线应是由反质子和反α粒子组成的。那里的部分宇宙射线粒子会飞进我们这个由正物质构成的区域。由于星系际大部分地方很空旷,气体的密度约只有每立方米一个质子的质量。因此反原子核可自由地飞行很长的距离。
要从正反物质等量的早期宇宙演化出今天正物质为主的状态,除了重子数守恒须可能被破坏外,正反粒子的相互作用性质还必须有适量的差别。由于超高能下的粒子物理规律至今还没有被掌握,因此实际上自然界是否确实具备这两个要素,尚不能回答,人们正在试探和摸索之中,如果今天的宇宙中只有正物质天体是事实,问题是否能按这思路得到解决也还并不完全肯定。
宇宙中一切物质都是由分子和原子构成的,所以我们要想制造反物质需要先从原子下手。氢元素是最简单的化学元素,由单个的电子和单个的质子构成。所以想要得到反氢原子,我们就只需要得到一个反电子和一个反质子。