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反物質というとフィクションの世界のモノと思う方も多いようですが、反物質の生成、観測は成功しています。

反物質とは、物質と同じ質量とスピンを持ちながら、電荷や磁気モーメントなどの性質が逆になった反粒子から構成される物質のことです。

例えば、電子の反粒子は陽電子で、正の電荷を持ちます。

陽子の反粒子は反陽子で、負の電荷を持ちます。

中性子の反粒子は反中性子で、電荷は持ちませんが、クォークと反クォークから構成されます。

反物質は物質と衝突すると対消滅を起こし、その質量がエネルギーに変換されます。

このエネルギーは非常に大きく、例えば1グラムの物質と反物質が対消滅すると約90兆ジュールのエネルギーが放出されます。

これは広島に投下された原爆の約2倍のエネルギーに相当します。

反物質は自然界にほとんど存在しませんが、高エネルギーの粒子を衝突させることで人工的に生成することができます。

欧州原子核研究機構（CERN）では、陽電子と反陽子からなる反水素原子を作り出し、その性質や重力相互作用を研究しています 。

反物質は物理学や宇宙学における重要なトピックです。

例えば、ビッグバンでは物質と反物質が等量生成されたはずですが、現在の宇宙では物質だけが残っており、反物質はどこにも見当たりません。

これは「なぜ宇宙から反物質が消えてしまったのか」という現代物理学最大の謎の一つです。


反物質を作る実験に成功した例としては、以下のようなものがあります。

2010年11月、欧州原子核研究機構（CERN）で日本を含む国際共同研究実験グループにおいて、反水素原子38個を磁気瓶に閉じ込めることに成功しました。
反水素原子は、正の電荷を持つ陽電子が負の電荷を持つ反陽子の核の周囲を回っている水素原子の反物質です。
この実験では、反水素原子の存続時間は0.2秒間でした。

2011年1月10日、NASAのガンマ線天文衛星「フェルミ」は2009年12月にエジプト上空を飛行中に特徴的なガンマ線を検出しました。
NASAの分析によれば、これは南に4500キロ離れたザンビアで発生した雷によって生成された反物質の一種であり、衛星自身を構成している物質の電子と衝突して対消滅した際に生成されたガンマ線であったことを発表しました。

2020年2月19日、CERNの実験プロジェクト「ALPHA」に参加している物理学者たちは、反水素原子の新しい性質を計測することに成功しました。
彼らは、反水素原子にパルスレーザーを照射して光を発させ、その光の周波数や色から反水素原子の内部の構造や重力相互作用などを調べました。

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