当外星人来到我们的太阳系，向我们发出他们的第一个信息打招呼时，很可能不是“带我们去见你的最高统帅”，而是会问，“你是由物质还是反物质构成的？”根据科学家们所有观测结果表明，我们已知宇宙中所有的结构——行星、恒星、气体、星系等等——都是由物质构成的，而不是反物质。
- 图注：星系团MACSJ0717.5_3745，必须像我们一样由物质构成，否则会有物质反物质毁灭的证据。
有物质/反物质湮灭的迹象，但在人类所能探测到的位置，我们看到的反物质都不到物质的0.1%。我们知道我们的宇宙是由物质而不是反物质主宰；我们对这一事实非常有信心，以至于我们甚至不需要问关键问题就愿意与外星人握手。
- 图注：开普勒42行星系统的设想图。我们有充分的理由相信它是由物质构成的，而不是反物质。
但另一方面，每一个创造或毁灭物质的相互作用也创造或毁灭了等量的反物质。那么我们如何调和这两件事呢？我们怎样才能拥有一个在物质和反物质之间，表现出完美对称相互作用的宇宙，而这个宇宙完全由物质而不是反物质构成？
标准模型的粒子和反粒子。
两者之间一定有根本的不同。搞清楚这些差异究竟是什么，将是理解我们的宇宙——包括星系、恒星、行星和人类——是如何生存的关键。我们几代人以来都能很好地测量物质的性质。我们可以测量：
- 其质量，
- 它在引力场的加速度，
- 它的电荷，
- 它的旋转，
- 其磁性，
- 它是如何结合成原子，分子和更大的结构，
- 以及在这些不同构型中电子跃迁的工作方式。
氢原子中的电子跃迁，以及由此产生的光子的波长。
尽管我们还可以测量其他性质——衰变率、散射振幅、横截面等——但这些是最基本和最重要的性质。它们告诉我们物质如何与自身以及引力和电磁力相互作用的基本原理。如果自然规律是完全对称的，反物质应该有一些特定的属性，它们按照如下方式对齐。每个物质粒子的反物质对应物应具有：
- 相同的质量，
- 在引力场的同样的加速度，
- 相反的电荷，
- 相反的旋转，
- 相同的磁性，
- 应该以同样的方式结合成原子，分子和更大的结构，
- 并且在这些不同的配置中应具有相同的正电子跃迁范围。
其中一些已经被测量了很长时间：反物质的质量、电荷、自旋和磁性都是众所周知的。但这些特性很容易测量。
从ALPHA实验获得的反氢原子的轨迹。
在足够高的能量下，通过将粒子相互碰撞，很容易产生额外的物质/反物质对。只要有足够的自由能产生一个新的粒子和一个新的反粒子——足够的E产生爱因斯坦E=MC^2给出的新质量——你就可以简单地创造物质和反物质。只要反物质不与另一个物质粒子碰撞(这将导致它瞬间湮没回纯能量)，你就可以从它在探测器中留下的轨迹来确定它的性质。它的能量和动量，以及电荷和质量，都可以通过它在电场和磁场作用下留下的轨迹来重建。
- 图注：来自费米实验室气泡室的轨迹，揭示了所产生粒子的电荷、质量、能量和动量。
但由于反物质的波动性，以及它特别容易被摧毁，反物质很难长期存活。必须把它和它接触的任何物质隔离开来。需要慢慢来，冷静下来，把它限制住。如果你想形成反原子，你需要诱使它与其他的、带相反电荷的、同样不稳定的反物质粒子结合。值得注意的是，由于方法和技术的进步，过去十年在这方面取得了一系列显著的进步。我们已经做到了，并且创造了中性反原子。
- 图注：在一个简单的氢原子中，单个电子绕着一个质子运行。在反氢原子中，单个正电子（反电子）绕着一个反质子运行。
我们已经能够隔离和限制它们，每次保持它们稳定超过10分钟。我们已经能够测量它们的吸引力和排斥力，以及核力，并且正在努力获得它们的引力。前些年，我们首次测量了反氢原子中的电子跃迁，并确定它们在各个方面都等同于氢原子中跃迁。
欧洲核子研究中心实验设施中的ALPHA团队成员。
然而搜寻仍在继续。 我们已经发现了奇夸克、魅夸克和底夸克及其反夸克之间的弱核相互作用的衰变之间存在非常细微的差异：这是反物质与物质不同的第一个暗示。 但这还不足以解释为什么宇宙是由物质而不是反物质构成。为此，我们需要其他物理学。我们需要的东西超出了标准模型，也超出了我们的标准期望。 因此，我们继续探索新的粒子，新的相互作用以及意外的不对称性。 如果幸运的话，我们可能会偶然发现为什么物质无处不在，而反物质却不存在的原因。
但在此之前，我们唯一的选择是继续在黑暗中摸索，继续寻找下一个微观世界中的小数位；下一个要测量的细微影响；下一个要测试的更高级的原子结构。大自然不急于向我们敞开它的秘密，特别是反物质这个关键秘密。但我们不会放弃探索，我们会坚持不懈地继续调查这些几乎不可能揭示的自然谜团，因为这是揭示最终真相的唯一方法。