反物質是一種假想的物質形式，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，如同普通物質是由普通粒子所構成的。物質與反物質的結合，會如同粒子與反粒子結合一般，導致兩者湮滅，且因而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。隨後又發現了負質子和自旋方向相反的反中子。英國《自然》雜誌網站2010年11月17日釋出報告，歐洲研究人員在科學史上首次成功“抓住”微量反物質。
概念
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、中子和電子所組成的。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並沒有這麼簡單。在30年代初，就有人發現了帶正電的電子，這是人們認識反物質的第一步。到了50年代，隨著反質子和反中子的發現，人們開始明確地意識到，任何基本粒子都在自然界中有相應的反粒子存在。
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，質量相等但電性相反。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。
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。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，這類粒子於是被改稱為重子，核子僅是其最輕的代表，一般的規律是：當粒子透過相互作用而發生轉化，系統中的重子個數是不會改變的。
由於重子數的守恆性，兩個質子相碰是不會產生一個包含三個重子的系統的，那麼反核子應當怎麼產生？實驗表明，反核子總是在碰撞中與核子成對地產生的。例如
p+p → N+N+N+N"+若干 π介子
其中N代表質子或中子，N"代表反質子或反中子。反核子一旦產生，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" → 若干 π介子
按照這種說法推論，在宇宙的某個地方，一定存在著反物質世界。如果反物質世界真的存在的話，那麼，它只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。
對於比核子更重的重子，情況完全一樣。反重子也總是與重子成對地產生，成對地湮滅的。這些經驗使人們認識到，重子數的守恆規律需要重新認識。
現在人們把重子數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。重子數的守恆規律可表述為：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產生和湮滅。現在我們容易理解中子和反中子的區別了，它們具有相反的重子數B，因此反中子能與核子相碰導致湮滅，而中子則不能。
此外，人們還類似地發現了輕子數的守恆性。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。按輕子數的守恆性，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恆性的。這樣我們看到，電荷只是粒子的一種屬性，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。然而問題並不那麼簡單。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併掉。其次，製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，並且即使製造出反物質，也難以儲存，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？這正是我們現在要討論的問題。
反物質就是正常物質的映象，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：“對於一個質量為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，宇宙誕生之初曾經產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，發生爆炸併產生巨大能量。然而，出於某種原因，當今世界主要由物質構成，反物質似乎壓根不存在於自然界。正反物質的不對稱疑難，是物理學界所面臨的一大挑戰。
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，三千萬光年的範圍內沒有反物質天體，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態過渡到正物質為主的狀態。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產生任何基本粒子。當粒子的成對湮滅與成對產生達到統計平衡，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。至於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。但是易於看出，若這想法是對的，重子的守恆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，由於粒子的熱動能已不夠，熱碰撞成對產生重子已不可能。於是湮滅過程將使正反重子的數目同時迅速下降。最終，宇宙中將既沒有重子，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的守恆性是嚴格的物理規律，要宇宙從正反重子等量的狀態演化成今天這樣的狀態是不可能的。然後，理論家又不能相信在原始的宇宙中重子就會多於反重子，那麼問題的出路在哪兒？
重子數B的守恆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確實沒有發現過一個破壞重子數守恆的事例，但是這並不說明它一定是嚴格的規律。回顧一下化學的發展可作借鑑。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恆的，無數的化學實踐表明沒有例外。想把汞變金的鍊金術的失敗，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，關鍵在於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於1eV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，原子數的守恆性也就隨之破壞了。由此看來，原子數在化學過程中的守恆不是偶然的，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。借鑑同樣的道理，重子數的守恆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，重子數的守恆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恆的過程是自然的事，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。於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態，除了重子數守恆須可能被破壞外，正反粒子的相互作用性質還必須有適量的差別。由於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確實具備這兩個要素，尚不能回答，人們正在試探和摸索之中，如果今天的宇宙中只有正物質天體是事實，問題是否能按這思路得到解決也還並不完全肯定。
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將是很深刻的。
下面是小說《天使與魔鬼》（丹·布朗著）中提到的一些：
反物質是人類目前所知的威力最大的能量源。它能百分之百的效率釋放能量（核裂變的機率是百分之一點五）。反物質不造成汙染，也不產生輻射，一小滴反物質就可以維持整個紐約城全天的動能。
先別過於樂觀，其中可隱藏著危機……
反物質極不穩定，它可以把接觸到的任何東西化為灰燼……連空氣也概莫能外。僅僅一克反物質就相當於20萬噸當量的核炸彈的能量.
當物質與反物質接觸，原子最外層的電子因為所帶電荷相反而抵消，原子核中的質子也因同樣的原因相互抵消，而反中子因磁性與中子相反而與中子進行強烈的碰撞發出驚人的能量。愛因斯坦曾計算過這種完整的能量釋放比率,跟這種完全的能量釋放相比，核裂變就像劃燃一根安全火柴一樣微不足道。
質疑是否存在反物質
從哲學角度來講，這個問題很容易回答。中國古代的太極圖似乎也暗示了它的存在，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。這意味著如果你找到它，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，這意味著你找不到它。”
目前，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：只要能發現宇宙反物質的存在，那麼這將是當之無愧的諾貝爾獎。該探測器已於2005年發射升空並永久停留在太空，東南大學還將建立一個數據接收分析中心和培訓中心作為配套專案。丁肇中認為，如果反物質確實存在，當正物質與反物質碰撞時可以產生巨大的能量。他現在所主持的“尋找宇宙中的暗物質和反物質”的研究已進行多年，目前已取得一些重要成果。“但是，從這一領域發展的歷史來看，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係。”丁肇中很慎重地表示。
從拉普拉斯大預言談起
德科學家認為黑洞撕裂恆星產生反物質
天體有巨大的引力，在巨大的引力作用下，會發生各類反應，併發光發熱。物極必反，拉普拉斯（Laplace）曾經大膽預言：宇宙中最大的天體有可能是看不見的。當引力隨質量增大時，天體會變成一個一無所有的區域，既不發熱，也不發光，現在我們稱之為“黑洞”（Black Hole）。因此宇宙更多的是由不可見的暗物質或反物質組成，我們肉眼和天文儀器所能“看”到的只是以恆星或以星系形式存在的宇宙結構，這些物質只佔宇宙總體的10％，90％的物質是以暗物質或其他結構形式存在。顯而易見，對可見物質的巨大引力的存在表明了暗物質或反物質的存在。可是我們用光無法探測到，用紅外線、紫外線和X光都無法探覓到它們的足跡。
同樣的，對應著現存的星系結構體系，有由相反的反宇宙結構體系存在嗎？其實早在1898年，一位英國物理學家就提出：與物質存在一樣，有一個映象對應的反物質存在。受當時科學水平和試驗條件的限制，這個反物質概念沒有一點事實依據，因此在宇宙深處存在由反物質組成的宇宙恆星雲只能屬於純粹意義上的假說。
1997年科學家宣佈發現了“銀心反物質噴泉”極大地震撼了整個物理學界，使科學家們尋找反物質的熱情一下子高漲起來。
1998年6月3日，由丁肇中教授發起的帶有全球意義的尋找宇宙反物質事件，使得這一領域一度成為全球科學家最為關注的焦點。
是否存在反物質天體
粒子實驗已證實，正反粒子的強作用和電磁作用性質完全一樣，因此反質子和反中子也能結合成帶負電的反原子核，反原核和反電子結合在一起，就能組成反原子。我們的正物質世界有多少種原子，相應在反物質世界中也能有多少種反原子，而且它們在結構上將是完全沒有區別的，延伸起來講，大量反原子可以構成反物質的恆星和星系。如果宇宙中正反物質為等量，那麼這樣的反恆星和反星系就應當存在。因此這給天文學家提出了一個深刻的問題：天上有反恆星和反星系嗎？
要由觀測來分辨遠處星系由物質構成或反物質構成並不容易，至今的天文觀測只是接收遠處天體所放出的光子。原則上，正物質天體若輻射光子，那麼同樣的反物質天體應當輻射反光子。但是光子是純中性的粒子，因此光子與反光子是同一種粒子。這樣，天文學家透過可見光、射電、X射線或 γ 射線觀測，原則上無法區分他的目的物是由物質構成還是由反物質構成。恆星和星系除了輻射光子外，它們還輻射中微子。中微子與反中微子很不一樣，如果天文學家能接收中微子，那麼他就能區分物質天體與反物質天體。可惜中微子與任何物質的相互作用都很微弱，造一個能接收它們的儀器很困難。今天用這辦法來區分物質天體或反物質天體還辦不到。那麼讓我們問：與我們最鄰近的太陽或月亮會是由反物質組成嗎？
月亮是離我們最近的天體，由地面出發的宇航員已在月球上登陸過。如果月球是由反物質組成的，那麼在那位宇航員與月球接觸時，湮滅過程早已把他轉化為介子了。這是直接證據，表明月亮是正物質天體。至於太陽，那是人類沒有可能登陸的地方。那麼怎麼才能知道它不是由反物質組成的呢？太陽表面的氣體很熱，其中熱運動速度較快的原子的速度已超過了太陽表面的逃逸速度，這就是太陽風的起因，若太陽是反物質恆星，太陽風就由反原子組成，它吹到行星上，就會和行星的正原子相湮滅。於是正物質組成的行星會逐漸消失掉，這種消失過程沒有發生，就證明了整個太陽系中沒有反物質天體。這樣，如果要存在反物質天體，它至少應在太陽系之外。
1979年，美國科學家把一個有60層樓高的巨大氣球放到離地面35公里的高空，氣球上載有一批十分靈敏的探測儀器，結果，它在高空獵取了28個反質子。這是在地球以外第一次發現的反物質。除此之外，還在星際空間發現了反物質流 把眼光放遠到整個銀河系，要問的是：在這個由千億個恆星構成的系統中，會有一部分是反恆星嗎？今天人們也已能肯定地回答：不會有。我們從地面上能接收到太空中飛行的宇宙射線。觀測統計表明，宇宙射線粒子中反質子僅是質子的萬分之幾，並且這少量的反質子是高能粒子碰撞的次級產物，而不是原始的，此外宇宙射線中有很少的 α 粒子（即氦核），但是反 α 粒子卻一個也沒有發現過，這些事實說明原初的宇宙射線是由正物質組成的。如果銀河系中有反物質恆星，那麼宇宙射線粒子將與它碰撞而發生湮滅。湮滅產生的 π 0 介子將很快衰變而成γ 光子。因此這種湮滅過程是能夠透過γ 射線的觀測來發現的。正是沒能找到湮滅過程所放出的很有特徵性的 γ 光子，使人們知道，銀河系中並沒有反恆星的存在，整個銀河系都是由正物質組成的。
我們的宇宙是由大量星系構成的。若在遠處有反物質組成的星系，原則上也能用同樣的道理來發現。星系之間並不是真空，而是瀰漫著很稀薄的氣體。因此，若既有正物質星系又有反物質星系，那麼正反物質必會相遇，相遇處必會有湮滅過程發生。人們著意地尋找了相應的 γ 射線，而沒有找到過。於是得出結論：在三千萬光年的範圍內不會有巨大的反物質星系存在。若在更遠的地方有這種湮滅發生，由於它的訊號太弱而沒有被發現是不能排除的。所以上述結論是今天的觀測能力所能給出的回答。
反物質是一種假想的物質形式，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，如同普通物質是由普通粒子所構成的。物質與反物質的結合，會如同粒子與反粒子結合一般，導致兩者湮滅，且因而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。隨後又發現了負質子和自旋方向相反的反中子。英國《自然》雜誌網站2010年11月17日釋出報告，歐洲研究人員在科學史上首次成功“抓住”微量反物質。
概念
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、中子和電子所組成的。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並沒有這麼簡單。在30年代初，就有人發現了帶正電的電子，這是人們認識反物質的第一步。到了50年代，隨著反質子和反中子的發現，人們開始明確地意識到，任何基本粒子都在自然界中有相應的反粒子存在。
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，質量相等但電性相反。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。
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。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，這類粒子於是被改稱為重子，核子僅是其最輕的代表，一般的規律是：當粒子透過相互作用而發生轉化，系統中的重子個數是不會改變的。
由於重子數的守恆性，兩個質子相碰是不會產生一個包含三個重子的系統的，那麼反核子應當怎麼產生？實驗表明，反核子總是在碰撞中與核子成對地產生的。例如
p+p → N+N+N+N"+若干 π介子
其中N代表質子或中子，N"代表反質子或反中子。反核子一旦產生，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" → 若干 π介子
按照這種說法推論，在宇宙的某個地方，一定存在著反物質世界。如果反物質世界真的存在的話，那麼，它只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。
對於比核子更重的重子，情況完全一樣。反重子也總是與重子成對地產生，成對地湮滅的。這些經驗使人們認識到，重子數的守恆規律需要重新認識。
現在人們把重子數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。重子數的守恆規律可表述為：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產生和湮滅。現在我們容易理解中子和反中子的區別了，它們具有相反的重子數B，因此反中子能與核子相碰導致湮滅，而中子則不能。
此外，人們還類似地發現了輕子數的守恆性。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。按輕子數的守恆性，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恆性的。這樣我們看到，電荷只是粒子的一種屬性，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。然而問題並不那麼簡單。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併掉。其次，製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，並且即使製造出反物質，也難以儲存，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？這正是我們現在要討論的問題。
反物質就是正常物質的映象，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：“對於一個質量為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，宇宙誕生之初曾經產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，發生爆炸併產生巨大能量。然而，出於某種原因，當今世界主要由物質構成，反物質似乎壓根不存在於自然界。正反物質的不對稱疑難，是物理學界所面臨的一大挑戰。
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，三千萬光年的範圍內沒有反物質天體，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態過渡到正物質為主的狀態。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產生任何基本粒子。當粒子的成對湮滅與成對產生達到統計平衡，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。至於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。但是易於看出，若這想法是對的，重子的守恆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，由於粒子的熱動能已不夠，熱碰撞成對產生重子已不可能。於是湮滅過程將使正反重子的數目同時迅速下降。最終，宇宙中將既沒有重子，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的守恆性是嚴格的物理規律，要宇宙從正反重子等量的狀態演化成今天這樣的狀態是不可能的。然後，理論家又不能相信在原始的宇宙中重子就會多於反重子，那麼問題的出路在哪兒？
重子數B的守恆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確實沒有發現過一個破壞重子數守恆的事例，但是這並不說明它一定是嚴格的規律。回顧一下化學的發展可作借鑑。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恆的，無數的化學實踐表明沒有例外。想把汞變金的鍊金術的失敗，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，關鍵在於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於1eV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，原子數的守恆性也就隨之破壞了。由此看來，原子數在化學過程中的守恆不是偶然的，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。借鑑同樣的道理，重子數的守恆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，重子數的守恆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恆的過程是自然的事，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。於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態，除了重子數守恆須可能被破壞外，正反粒子的相互作用性質還必須有適量的差別。由於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確實具備這兩個要素，尚不能回答，人們正在試探和摸索之中，如果今天的宇宙中只有正物質天體是事實，問題是否能按這思路得到解決也還並不完全肯定。
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將是很深刻的。
下面是小說《天使與魔鬼》（丹·布朗著）中提到的一些：
反物質是人類目前所知的威力最大的能量源。它能百分之百的效率釋放能量（核裂變的機率是百分之一點五）。反物質不造成汙染，也不產生輻射，一小滴反物質就可以維持整個紐約城全天的動能。
先別過於樂觀，其中可隱藏著危機……
反物質極不穩定，它可以把接觸到的任何東西化為灰燼……連空氣也概莫能外。僅僅一克反物質就相當於20萬噸當量的核炸彈的能量.
當物質與反物質接觸，原子最外層的電子因為所帶電荷相反而抵消，原子核中的質子也因同樣的原因相互抵消，而反中子因磁性與中子相反而與中子進行強烈的碰撞發出驚人的能量。愛因斯坦曾計算過這種完整的能量釋放比率,跟這種完全的能量釋放相比，核裂變就像劃燃一根安全火柴一樣微不足道。
質疑是否存在反物質
從哲學角度來講，這個問題很容易回答。中國古代的太極圖似乎也暗示了它的存在，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。這意味著如果你找到它，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，這意味著你找不到它。”
目前，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：只要能發現宇宙反物質的存在，那麼這將是當之無愧的諾貝爾獎。該探測器已於2005年發射升空並永久停留在太空，東南大學還將建立一個數據接收分析中心和培訓中心作為配套專案。丁肇中認為，如果反物質確實存在，當正物質與反物質碰撞時可以產生巨大的能量。他現在所主持的“尋找宇宙中的暗物質和反物質”的研究已進行多年，目前已取得一些重要成果。“但是，從這一領域發展的歷史來看，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係。”丁肇中很慎重地表示。
從拉普拉斯大預言談起
德科學家認為黑洞撕裂恆星產生反物質
天體有巨大的引力，在巨大的引力作用下，會發生各類反應，併發光發熱。物極必反，拉普拉斯（Laplace）曾經大膽預言：宇宙中最大的天體有可能是看不見的。當引力隨質量增大時，天體會變成一個一無所有的區域，既不發熱，也不發光，現在我們稱之為“黑洞”（Black Hole）。因此宇宙更多的是由不可見的暗物質或反物質組成，我們肉眼和天文儀器所能“看”到的只是以恆星或以星系形式存在的宇宙結構，這些物質只佔宇宙總體的10％，90％的物質是以暗物質或其他結構形式存在。顯而易見，對可見物質的巨大引力的存在表明了暗物質或反物質的存在。可是我們用光無法探測到，用紅外線、紫外線和X光都無法探覓到它們的足跡。
同樣的，對應著現存的星系結構體系，有由相反的反宇宙結構體系存在嗎？其實早在1898年，一位英國物理學家就提出：與物質存在一樣，有一個映象對應的反物質存在。受當時科學水平和試驗條件的限制，這個反物質概念沒有一點事實依據，因此在宇宙深處存在由反物質組成的宇宙恆星雲只能屬於純粹意義上的假說。
1997年科學家宣佈發現了“銀心反物質噴泉”極大地震撼了整個物理學界，使科學家們尋找反物質的熱情一下子高漲起來。
1998年6月3日，由丁肇中教授發起的帶有全球意義的尋找宇宙反物質事件，使得這一領域一度成為全球科學家最為關注的焦點。
是否存在反物質天體
粒子實驗已證實，正反粒子的強作用和電磁作用性質完全一樣，因此反質子和反中子也能結合成帶負電的反原子核，反原核和反電子結合在一起，就能組成反原子。我們的正物質世界有多少種原子，相應在反物質世界中也能有多少種反原子，而且它們在結構上將是完全沒有區別的，延伸起來講，大量反原子可以構成反物質的恆星和星系。如果宇宙中正反物質為等量，那麼這樣的反恆星和反星系就應當存在。因此這給天文學家提出了一個深刻的問題：天上有反恆星和反星系嗎？
要由觀測來分辨遠處星系由物質構成或反物質構成並不容易，至今的天文觀測只是接收遠處天體所放出的光子。原則上，正物質天體若輻射光子，那麼同樣的反物質天體應當輻射反光子。但是光子是純中性的粒子，因此光子與反光子是同一種粒子。這樣，天文學家透過可見光、射電、X射線或 γ 射線觀測，原則上無法區分他的目的物是由物質構成還是由反物質構成。恆星和星系除了輻射光子外，它們還輻射中微子。中微子與反中微子很不一樣，如果天文學家能接收中微子，那麼他就能區分物質天體與反物質天體。可惜中微子與任何物質的相互作用都很微弱，造一個能接收它們的儀器很困難。今天用這辦法來區分物質天體或反物質天體還辦不到。那麼讓我們問：與我們最鄰近的太陽或月亮會是由反物質組成嗎？
月亮是離我們最近的天體，由地面出發的宇航員已在月球上登陸過。如果月球是由反物質組成的，那麼在那位宇航員與月球接觸時，湮滅過程早已把他轉化為介子了。這是直接證據，表明月亮是正物質天體。至於太陽，那是人類沒有可能登陸的地方。那麼怎麼才能知道它不是由反物質組成的呢？太陽表面的氣體很熱，其中熱運動速度較快的原子的速度已超過了太陽表面的逃逸速度，這就是太陽風的起因，若太陽是反物質恆星，太陽風就由反原子組成，它吹到行星上，就會和行星的正原子相湮滅。於是正物質組成的行星會逐漸消失掉，這種消失過程沒有發生，就證明了整個太陽系中沒有反物質天體。這樣，如果要存在反物質天體，它至少應在太陽系之外。
1979年，美國科學家把一個有60層樓高的巨大氣球放到離地面35公里的高空，氣球上載有一批十分靈敏的探測儀器，結果，它在高空獵取了28個反質子。這是在地球以外第一次發現的反物質。除此之外，還在星際空間發現了反物質流 把眼光放遠到整個銀河系，要問的是：在這個由千億個恆星構成的系統中，會有一部分是反恆星嗎？今天人們也已能肯定地回答：不會有。我們從地面上能接收到太空中飛行的宇宙射線。觀測統計表明，宇宙射線粒子中反質子僅是質子的萬分之幾，並且這少量的反質子是高能粒子碰撞的次級產物，而不是原始的，此外宇宙射線中有很少的 α 粒子（即氦核），但是反 α 粒子卻一個也沒有發現過，這些事實說明原初的宇宙射線是由正物質組成的。如果銀河系中有反物質恆星，那麼宇宙射線粒子將與它碰撞而發生湮滅。湮滅產生的 π 0 介子將很快衰變而成γ 光子。因此這種湮滅過程是能夠透過γ 射線的觀測來發現的。正是沒能找到湮滅過程所放出的很有特徵性的 γ 光子，使人們知道，銀河系中並沒有反恆星的存在，整個銀河系都是由正物質組成的。
我們的宇宙是由大量星系構成的。若在遠處有反物質組成的星系，原則上也能用同樣的道理來發現。星系之間並不是真空，而是瀰漫著很稀薄的氣體。因此，若既有正物質星系又有反物質星系，那麼正反物質必會相遇，相遇處必會有湮滅過程發生。人們著意地尋找了相應的 γ 射線，而沒有找到過。於是得出結論：在三千萬光年的範圍內不會有巨大的反物質星系存在。若在更遠的地方有這種湮滅發生，由於它的訊號太弱而沒有被發現是不能排除的。所以上述結論是今天的觀測能力所能給出的回答。