生命、宇宙、万物的终极问题的答案究竟是什么？科幻小说家道格拉斯·亚当斯在他的科幻作品《银河系漫游指南》给出的答案是42。他离正确答案只差两倍：宇宙的答案是21。或者更精确地说，是21厘米，也就是氢原子从一个特定能态转移到另一能态发出的辐射波的波长。这就是为什么NASA在1972年发射的先驱者10号航天器中携带的镀金铝板上，画着身高以二进制“8”表现的女人（8个21厘米就是1.68米）。
在二十世纪，许多知名物理学家都使用氢原子来预测和检验亚原子的相互作用。最近发表的一篇论文描述了该实验方法的重大进展——实验将研究方向带入反物质的神秘领域。它表明，反氢（氢对应的反物质）也产生著名的21厘米氢发射谱线。这个最新实验可以解答一些基本问题。粒子物理学的标准模型描述了维系宇宙的规则，检测该标准模型的漏洞的一种方法是寻找和发现物质及其对应的反物质的行为差异。
几十年来对氢原子的仔细分析提供了一个基准，用来对比相应反氢物质的测量数据。测量结果中的任何偏差都可能打开一扇通往新物理学的大门：宇宙的答案——某地的某人或许已经知晓。
在CERN的高架仓库里，六个彼此竞争的实验组都想成为第一个摸清宇宙中最神秘材料的性质的团队。这些实验彼此仅相距几米，有的甚至在“叠罗汉”：一个金属横梁交叉着另一个，就像购物中心的自动扶梯，多层混凝土支架摇摇欲坠地挂在头顶。
领导AEGIS项目的物理学家Michael Doser说：“我们无时不刻地意识到竞争对手的存在。”该项目力争成为第一个发现反物质（物质的稀有镜像）如何对重力做出反应的团队。Doser和他的竞争对手们别无选择，只得随遇而安。CERN是瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室，拥有世界上唯一的反质子源——反质子除了拥有相反的电荷和自旋外，在其他任何方面似乎都与质子无异。
实验室的反质子减速器是一个周长182米的环，它从实验室中类似大型强子对撞机（LHC）的其他加速器中得到反质子。这些反质子以接近光速的速度进入该设备。顾名思义，减速器减缓粒子的运动并提供反质子流，各个实验必须轮流获取这些反质子。所有这一切都必须小心操作：一旦遇到物质，反物质便会湮灭，释放高能辐射。几十年来，科学家一直在努力稳定反质子和由反质子构建的反氢原子足够长时间以作研究。
过去几年出现了飞跃性的进展：实验人员现在可以控制足够多的反粒子来开始认真探测反物质，并对其基本性质和内部结构进行越来越精确的测量。
物质和反物质的性质之间哪怕极小的差异也可以解释任何事物存在的原因。就物理学家所知，在宇宙形成初期，应该有等量的物质和反物质被创造出来，照理来说两者相互冲击湮灭抵消。但这并没有发生，目前不平衡状态的起源仍然是物理学中最大的谜题之一。
CERN的努力不太可能在短时间内攻克这个难题。迄今反物质已被证明与物质惊人得相似，许多物理学家认为这个结论不会被改变，因为任何差异都会撼动现代物理学的根基。但是，这六项实验引起了人们的关注，因为LHC在继续寻找可以解释反物质悖论的粒子上一无所获。
此外，团队在操控反物质方面的飞跃进展已经为他们赢得了对该机构的反质子工厂的重大升级——一个最前沿的减速器，它将在今年年底前开始运行，并最终能使实验处理比现在多100倍的粒子。
反物质物理学的根源可以追溯到1928年，当时英国物理学家保罗·狄拉克写了一个描述电子以接近光速的速度运动的方程。狄拉克认识到，他的方程必须有正值解和负值解。
他后来将这件数学怪事解释为对反电子——现在被称为正电子——存在的暗示，并且得出每个粒子都应该存在对应反物质的理论。实验物理学家卡尔·安德森在1932年证实了正电子的存在，当时他发现一个疑似电子的粒子，但是当它穿过磁场时轨迹向相反的方向弯曲。物理学家很快就意识到，正电子经常在碰撞中产生：当用足够的能量粉碎粒子时，其中一些能量就可以变成一对物质–反物质。
到20世纪50年代，研究人员开始在粒子转换中使用这种能量并生产反质子。但是，人们花了几十年的时间才找到能够产生足够多的反质子的方法以用于捕捉和研究。其中一个研究动机非常令人心动——将反质子和正电子配对来制造反氢，然后与已经被充分研究的氢原子进行比较。
现在，在反物质实验室中有五个实验正在进行（其中一个，GBAR，仍在建造中）。每个实验组都有自己研究反质子的方式。
虽然有些人的实验独一无二，但他们也经常争相测量相同的性质，并独立证实彼此的实验结果。这些实验共享一个粒子束，这意味着在任何两周的时间里，五个实验中只有三个能有机会使用粒子束，每8小时轮换一次。每周进行的协调会议确保每个实验组都知道旁组的磁铁何时运行，以免破坏敏感测量。但是尽管距离很近，团队通常在论文中读到他们旁边的研究者们所取得的突破。
如果实验检测到物质和反物质之间的任何差异，那将是一个令人震惊的发现。这意味着结果违反电荷，宇称和时间反向变换（CPT）对称性的原则。根据这个原则，一个充满反物质且时间倒流的镜像宇宙，将具有与我们相同的物理学规律。CPT对称性是相对论和量子场理论等理论的支柱。打破它就相当于打破物理学。事实上，只有极端理论预测反物质实验会有所发现。
因此，LHC的物理学家常常用“困惑的目光”看待反物质研究者，Doser说，他研究反物质已有30多年。“他们认为这些东西很有趣，但不太可能会带我们找到新东西。”CERN理论家Urs Wiedemann似乎也同意这个观点。他说实验操纵反物质的能力令人“匪夷所思”，而且这些对理论的测试至关重要，但是“如果你问是否存在坚实的物理动机支持新发现的出现，我认为合理的答案是‘否’”。
几个团队正在摩拳擦掌迎接下一个重大挑战：在重力下测量反物质加速度的竞赛。物理学家普遍认为反物质就像物质一样下落。但是一些边缘理论预言，它具有“负质量”——它将被物质排斥而非吸引。反物质的这种属性可能会解释身份尚不明确的暗能量和暗物质的作用。但大多数主流理论家认为这样的宇宙在本质上是不稳定的。像以往一样，测量自由落体中的反氢原子的关键是将其温度降到足够低。即便是最小的热波动也会掩盖掉下落原子的信号。
并且只能使用中性粒子，如反氢原子，因为即使遥远的电磁场来源也可以给带电粒子施加比重力大得多的力。明年，Hangst团队的目标是使用成熟的技术，即ALPHA实验的垂直版本，来明确证实反物质是上升还是下降。“当然我认为我们会率先获得成功，否则我不会开展实验。”他说。但是另外两个实验——Doser的AEGIS和反物质实验室的最新成员，GBAR——也紧随其后。
两者都采用激光冷却技术来提高精度，这将使他们能够比目前的ALPHA实验提取到反物质与物质加速度之间更加微妙的差异。
今年晚些时候，GBAR将成为ELENA的第一个受益者，这是一个全新的造价2500万瑞士法郎、周长30米的圆环，它位于反质子减速器内，作用是进一步减缓从加速器出来的反质子的速度。最终，ELENA将会几乎同时为所有实验提供粒子。反质子的速度将放慢七倍，而且粒子束更窄。
因为它们将在早期被更有效地冷却，实验应该能够捕获更多的粒子。Hangst说，现在这些团队已经可以操纵和测试反物质，越来越多的物理学家正在对这项工作感兴趣。他们甚至提出实验想法和数值以供对照。而且这些团队也将目光放到领域之外，思考他们的技术如何可以帮助到其他的研究领域。
例如，GBAR团队正在开发一种便携式陷阱，以将反质子运送到一项称为ISOLDE的CERN实验中，在那里它们可以被用来为不稳定放射性原子的中子成像。假设技术僵局没有阻碍前进的步伐，Doser认为到21世纪20年代末，物理学家将会熟练处理反物质并能够复制一系列原子物理领域的壮举，包括构建反物质原子钟。“我看到很多想法正在涌现，这是该领域正在迅速发展的迹象。
”他说，“我希望CERN不要踢开我，因为我已有未来30年的计划。”