『科学家』科学家：触摸“反物质世界”的大门，只需要你手中的香蕉( 二 ) 反粒子|丹·布朗|物理学家

欧洲核子中心反质子减速器大厅中的阿尔法实验(Image: CERN news)
“制造”反物质并不容易，但也并非不可能。
首先，我们需要理解爱因斯坦那个著名的质能方程E=mc2 。这个方程告诉我们，质量和能量是等价的，可以通过一些手段，将质量转化为能量，也可以将能量转化为质量。相信大家对质量转换为能量的例子并不陌生——核裂变和核聚变——亏损的原子核质量转化为巨大能量并释放，这为我们人类永久解决能源问题带来曙光。
要获得反物质，即，产生一定质量的粒子，理论上只需要将一定的能量转化为质量就可以。你要获得的反物质粒子质量越大，需要消耗的能量也就越大，比如质子的质量大概是电子质量的2000倍，那么制造反质子需要的能量也至少是正电子的2000倍。
如果你只是想获得轻的反物质，比如说正负电子对，高能光子就足够了。高能光子可以是一种特别的电离辐射——γ辐射。一些原子核衰变可以产生γ辐射。当然，还有的原子核衰变可以直接产生正电子，这是一种β辐射，大部分的β辐射产生的是电子，只有少部分直接产生正电子。
科学家通过高能加速器将粒子加速获得高能，高能粒子碰撞之后释放的能量会产生正反物质对。我们所熟悉的粒子加速器有，北京正负电子对撞机BEPC、欧洲核子中心的大型强子对撞机LHC、日本国家高能物理研究所的高亮度正负电子对撞机B工厂、美国斯坦福直线加速器SLC等。
其实，生活中一些元素能直接通过衰变产生反物质。比如，我们生活中常见的一种水果香蕉中富含的钾元素K就能通过衰变产生正电子。
天然的钾元素中大部分是39K ，也包含少量39K的同位素40K 。 40K具有放射性，可以通过放射出一个电子变为钙40Ca ，也可以放射出一个正电子变为氩40Ar 。不过你尽管放心大胆地吃香蕉，不必担心辐射也不必担心正电子会把你湮灭掉，因为天然钾中放射性同位素40K的含量太低了，毕竟，离开剂量讲毒性都是“耍流氓” 。
实际上，现在一种分辨率很高的医学影像设备叫正电子发射断层扫描仪（PET/CT），已经较为广泛地用于医疗检测。 PET/CT由PET和CT两部分组成， PET显像是将发射正电子的核素引入人体内，发射出来的正电子与体内的电子发生正反电子湮灭转换成高能光子射至体外成像， PET/CT最终分别给出PET的图像、CT的图像以及联合图像，这对于精确确定病灶和病灶的变化非常重要。
获得反物质很难，保存它更难
如果我们周围有反物质——不仅仅是香蕉产生的正电子，宇宙射线中也有正电子，别忘了发现的第一个反物质粒子就是宇宙射线中的正电子——那么一个麻烦的问题来了：宇宙中竟然存在反物质，为什么不容易看见？
身处物质世界中，反物质粒子一旦产生并遇到对应的物质粒子，就会被湮灭掉，湮灭的正反物质对会放出高能的双光子。
正反物质湮灭产生的双光子有多高能呢？
我们以0.5克的反物质和0.5克的物质碰撞湮灭为例。只需用质能方程做个简单的乘法就能知道：E=mc2 ，其中质量m是正反物质的总质量1克， c是真空中的光速约为30万公里/秒， 0.5克的反物质和0.5克的物质碰撞湮灭之后会产生90000000000000（九十万亿）焦耳能量。
这个能量是什么概念？食用一根普通香肠（约75克），可以为身体提供的热量是300大卡（千卡），约为1200000焦耳。如果将0.5克反物质湮灭产生的能量换算为提供热量的香肠的数量，你需要约7200万根这样的香肠。
如果是换算成美国曾用于实战的“胖子”原子弹是多少呢？“胖子”原子弹爆炸产生的威力为20000吨TNT当量， 1克TNT爆炸释放的能量是4181焦耳，那么很容易得到0.5克反物质湮灭释放的能量超过1000个“胖子”原子弹产生的能量！
这也就是为什么《天使与魔鬼》中的“光照派为什么要偷取欧洲核子中心实验室中的反物质制造反物质湮灭弹试图毁灭梵蒂冈。但是电影中却没有告诉你， ”光照派”是用什么容器盛放反物质的。