《星际迷航》电影系列的粉丝们对星际飞船“企业号（StarshipEnterprise）”使用一种叫做曲速驱动（Warp Drive）技术记忆犹新，该飞船动力来自以反物质为核心的动力源。当然，这样的“发电厂”目前仅存在于科幻小说的作品中。
难道以反物质为核心的动力源不能用于现实的星际飞船么？事实证明，这种技术是相当可靠的，但还存在一些技术难题，这些技术难题阻碍了把这样一个梦想的能源，变成一个可用的现实。
什么是反物质？
《星际迷航》电影中“企业号”动力来源，是物理学预测的物质与反物质结合的简单反应。众所周知，物质由电子、质子和中子组成，列如恒星、行星、星云和我们都是由这些基本粒子组成。
反物质是物质的对立面，是一种“镜像”物质。它由粒子组成，这些粒子分别是物质各组成部分的反粒子，如正电子（电子的反粒子）和反质子（质子的反粒子）。这些反粒子在大多数方面与它们的常规物质对应物相同，只是电荷相反。如果它们能在某个空间中与规则的物质粒子结合在一起，将释放出巨大的能量的巨大。理论上，这种能量可以驱动一艘星际飞船。
反物质是如何产生的？
自然界确实会产生反粒子，也可通过实验手段产生的，例如在高能碰撞中的大粒子加速器中。最近的研究发现，在地球上自然产生反物质的最有效的方法，是在风暴云之上自然产生。
想要产生大量的反物质，需要消耗大量能量，比如在超新星时期或者在主序恒星内部就存在大量的反物质，比如太阳。但遗憾的是，我们还远不能模仿那些大规模的核聚变“工厂”。
反物质发电厂如何运作 ？
理论上，物质和它的反物质等价物结合在一起，就会立即互相湮灭，同时释放出巨大的能量。这样的发电厂将如何建设？
首先，由于涉及大量能源，必须非常仔细地建造它。反物质将被磁场与正常物质分开，因此不会发生意外反应。然后，能量的提取方式与核反应堆捕获裂变反应中消耗的热量和光能的方式大致相同。
（上图：一种反物质燃料发动机的概念图，称为先进的正电子火箭发动机。它作为正电子在发动机内部爆炸材料，产生动力和推力。）
物质与反物质反应堆在产生能量方面比核聚变反应(聚变反应下一个最佳反应机制）效率高出一个数量级。然而，人类目前的技术仍然不可能完全捕获物质反物质事件释放的能量。大量的输出被中微子带走，中微子几乎是无质量的粒子，它们与物质相互作用非常弱，以至于它们几乎不可能捕获。
反物质技术的问题
捕获物质与反物质湮灭时产生的能量是一个难题，但更重要的是获得足够反物质来完成这项工作。首先，我们必须有足够的反物质才能维持反应堆，这是最大的困难。虽然科学家们已经创造了少量的反物质，包括正电子、反质子、反氢原子，甚至一些反氦原子，但它们的数量还不足以为任何东西提供能量。
如果工程师们收集所有人工产生的反物质，当与正常物质结合时，释放出的能量，几乎不足以点亮标准灯泡超过几分钟。
而且，成本会非常高。粒子加速器的运行成本很高，在最好的情况下，生产一克正电子需要250亿美元。欧洲核子研究中心的研究人员指出，要产生一克反物质，需要花费1000万亿美元和1000亿年的时间来运行加速器。
显然，至少就目前的技术而言，常规生产反物质看起来并不乐观，这使得星际飞船在一段时间内无法企及。然而，美国宇航局正在寻找捕捉自然产生的反物质的方法，这可能是宇宙飞船穿越银河系时提供动力的一种有希望的方法。
寻找反物质
科学家们会在哪里寻找足够的反物质来完成这一任务呢？在地球的上空环绕着一个范艾伦辐射带，这个环形区域含大量的反粒子。它们是由来自太阳的高能带电粒子与地球磁场相互作用而产生的。所以有可能捕获反物质并将其保存在磁场“瓶子”中，直到宇宙飞船可以利用它来作为推进能源。
此外，随着最近在风暴云上方发现反物质的产生，我们有可能捕获其中一些粒子以供我们使用。然而，由于反物质的反应发生在我们的大气中，因此在我们有机会捕获它之前，反物质不可避免地会与正常物质相互作用并湮灭。
因此，尽管它仍然相当昂贵，捕获技术仍在研究中，但总有一天可能开发出一种技术，可以从我们周围的空间收集反物质，其成本低于地球上的人工创造。
反物质反应堆的未来
随着技术的进步，我们开始更好地理解反物质是如何产生的，科学家们已经开始开发捕捉自然产生的反物质粒子的方法。所以，我们可能在未来某一天拥有像科幻小说中描述的以反物质为核心的动力源。
