为什么物质比反物质多？

宇宙中的每个粒子都有自己的反伙伴。例如，电子的反伙伴是正电子，质子的反伙伴是反质子，等等。但也有一些粒子是它们自己的反粒子，例如光子——这样的粒子被称为真正的中性粒子。反粒子与其正常伙伴具有相同的质量，但只有相反的电荷、轻子数和重子数。当粒子与其反粒子碰撞时，它们会湮灭，即变成光子。例如，当电子和正电子湮灭时，就会形成一对光子。在湮灭的过程中，粒子和反粒子的质量完全转化为能量。反粒子彼此相互作用的方式与简单粒子相同，因此它们可以形成原子，或者称为反原子。

人们第一次开始谈论反物质是在19世纪末。1928 年，保罗·狄拉克 (Paul Dirac) 能够提供其理论依据，而早在 1932 年，卡尔·安德森 (Karl Anderson) 就首次以反电子的形式发现了它。反电子称为正电子。后来，在20世纪末，第一个反原子——反氢被发现。目前，人类合成的最复杂的反原子是反氦。

为什么物质比反物质多？物质和反物质的基本组成部分是基本粒子——夸克和轻子。夸克是属于费米子族的基本粒子。它们具有质量、电荷，即所谓的色荷和自旋。目前我们知道六种类型的夸克：下夸克、上夸克、奇异夸克、神奇夸克、漂亮夸克和实夸克。上夸克和下夸克是最轻的，是由重夸克衰变形成的。除了夸克之外，费米子族还包括另一族基本粒子——轻子。他们又分为两个小组。其中一个子群包括带“-1”电荷的粒子，例如电子、μ子和τ粒子。另一个带中性电荷的子群包括电子中微子、μ子中微子和τ中微子。

上面列出的十二种粒子中的每一种都有一个反物质伙伴。根据物理定律，反粒子必须始终是简单粒子的完美镜像。但一些实验表明情况并非总是如此。例如，介子由一个夸克和一个反夸克组成。中性介子有一个有趣的特征：它们可以自发地转变为反介子，反之亦然。也就是说，在这个过程中，夸克可以变成反夸克，反之亦然——反夸克会变成夸克，但一些实验表明，这种情况在一个方向上比在另一个方向上更常见。也就是说，反夸克更频繁地变成夸克。结果，随着时间的推移，物质的数量远多于反物质。