2026年3月24日，在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心（CERN），一场特殊的“货运任务”正在拉开帷幕。

一辆看似普通的货车从实验室门口出发，绕行穿过CERN的主基地，又回到了实验室。这段看似平凡的路程，在物理学上却有着重要意义：在它的货舱里，装载着宇宙中最易碎、也最危险的东西——反物质。反物质研究，是一个开创性且雄心勃勃的项目。

这是科学家第一次将反物质带离实验室，并且又安全地将它们送回了实验现场。  这项实验的成功，也走出了该机构从瑞士向其他欧洲实验室输送反物质的重要一步。 

运输反物质的卡车丨CERN

科幻电影中幻想的放置反物质的容器丨《天使与魔鬼》

这些并非小说家的凭空构想：早在1928年，物理学家狄拉克就预言了反物质的存在。在1932年，安德森就通过实验发现了第一种反物质粒子——正电子，证明了狄拉克的预言。

现代的物理学认为，对于每一种普通粒子，都存在一个“镜像版”的反粒子。它们就像孪生兄弟，却带有相反的电荷和磁矩。当物质与反物质相遇，就会发生“湮灭”，瞬间转化为纯粹的能量。它的能量转化率高达100%——而太阳内部发生核聚变时，氢燃料的能量转换率也只有0.7%。

所以，同样的燃料质量下，正反物质湮灭释放的能量是氢核聚变的140多倍。反物质的巨大杀伤力，的确不是危言耸听。

但在现实中，CERN的运输实验却很安全——因为反物质的量太少了。

这次运输的反物质是反质子。我们知道，质子是组成我们宇宙中所有原子的原子核的一种基本粒子，它非常非常小，而反质子有着和质子相同的质量，却带有相反的电荷。

他们只运输了92个反质子，这些反质子的质量总和在宏观世界里，几乎可以忽略不计。即便容器失效，所有反质子瞬间湮灭，如果没有精密的仪器测量，我们根本就不会注意到。

CERN拥有全世界唯一的反质子减速器，可以用于捕获反质子丨CERN

虽然没有危险，但也不意味着科学家们就能掉以轻心：CERN 的“反物质工厂”是全世界唯一能生产低能反质子并储存它们的地方。这些反质子是科学家耗时数年、耗资巨额才捕获到的“宇宙孤品”，也是极为脆弱的“无价之宝”。稍有不慎，它们就可能在与物质的碰撞中“烟消云散”。

要把这些“一碰就炸”的粒子带上公路，传统的罐子显然不行。为了“护送”反物质安全上路，科学家研发了一套名为BASE-STEP的顶级“集装箱”。

BASE-STEP可移动捕集系统丨CERN

这台机器本质上是一个移动的“彭宁离子阱（Penning Trap）”。它就像一个“没有墙壁的隐形笼子”，用磁场和电场这两股看不见的力量，把带电粒子（比如反质子）悬浮在真空的中央。

一种彭宁阱的结构示意图，标示电力线和磁力线丨维基百科

为了保证反物质在运输途中不“碰壁”，集装箱内部装备了物理学界的“顶级配置”：

极低温的容器内部被抽成了极高的真空，这才能确保反质子不会撞上任何残余的空气分子。然后，科学家利用强大的超导磁场，在容器中织成了一张无形的“网”，将反质子死死地“锁”在中心。

在卡车上，他们还配备了巨大的电池组和监控电脑。即使断开实验室电源，这套系统也能自主坚持运行5小时，为反物质的安全上路提供了保障。

其实，在正式运送反物质之前，科学家们在去年5月已经进行了一场完美的“演习”，并将结果发表在顶级期刊Nature（《自然》）上。

这次演习的“货物”不是反质子，而是它的“双胞胎兄弟”——质子。虽然质子不会和普通物质湮灭，但它们同样带电，可以用来测试这个“特种集装箱”在公路行驶中的稳定性。

卡车载着105个质子，以峰值42.2公里/小时的速度在CERN园区内行驶了3.72公里。期间经历了吊车起吊、拖车转运和卡车颠簸，最大加速度达到了7.7 m/s²。

质子在CERN园区中运输的路径丨Nature（2025）

科学家通过监测微弱的感应电流信号，像看车内监控一样观察质子的动态。当卡车回到实验室时，科学家惊喜地发现，出发时的105个质子，回来时依然是105个。

“质子快递”的完美送达，很好地验证了这台移动陷阱的可靠性。因此，科学家们终于可以将珍贵的反质子也装进卡车，才有了本次成功的实践。

你可能会问：既然CERN有“反物质工厂”，为什么不直接在工厂里研究，非要冒险运出来？

答案是：工厂太“吵”了。

CERN的反物质制造区充斥着微弱的的电磁波动，但想在这里就地测量反物质与物质间的细微性质差别，依然像在摇滚音乐会现场听针掉落的声音。

所以，为了看清反物质与物质之间那极其微小的差异，科学家需要把它转移到更“安静”的地方去。在未来，他们的计划是把反物质从日内瓦运送到560公里外的德国城市杜塞尔多夫。在那里的海因里希·海涅大学（Heinrich Heine University Düsseldorf）正在建造一个世界上最精确的反物质实验室，如果能够成功地将反物质运送过去，反物质特性的测量精度有望提升100倍以上。

装有反物质的BASE-STEP正从起重机上吊起到运输卡车上;前景是海因里希·海涅大学的博士生 Marcel Leonhardt与BASE-STEP的移动控制终端。丨CERN

这辆卡车的背后，承载着物理学最宏大的终极审问：为什么宇宙中几乎全是物质，而反物质却消失了？

根据大爆炸理论，宇宙诞生之初应该产生了等量的正反物质。如果真是这样，它们应该早就互相湮灭，只剩下一片虚无。但现实是，我们和星系都存在着。在我们的宇宙中，物质远远多于反物质，这种失衡让科学家们困惑。

通过将反物质带到安静的实验室进行对比研究，物理学家希望找到物质与反物质之间那极其微小的隐藏差异。或许，那一点点细微的差别，就是解开万物起源之谜的钥匙。

也许，在2028年CERN完成升级后，行驶在瑞士或德国的高速公路上的车辆，真的会与一辆装载着反物质的卡车擦肩而过。它所运输的，不仅是脆弱的粒子，更是人类对这个宇宙最极致的好奇心。

作者：张一凡

审核：刘颖 李培元 张超 杨柳

审核专家：梁文杰 中科院物理研究所 研究员

图片来源：Unsplash

撰文：王昱

审校：clefable

和人类在物理、航天、计算机等领域的进展相比，医学在某些方面看起来似乎是有一些落后。早在1969年，人类就已经成功登月；但直到1985年，医生还觉得婴儿没有痛觉，在做手术时不给婴儿打麻药。

随着技术不断发展，医学领域拥有了越来越先进的仪器和手段。它们在推进医学继续向前发展的同时，会顺手颠覆一下教科书上的传统观点，这再正常不过了。而这次被颠覆的，是免疫系统中的胸腺。

在传统观点中，胸腺是T细胞分化、发育和成熟的场所，在青春期时达到高峰。一旦胸腺在青春期产生了足够多样化的T细胞库，T细胞库就可以在胸腺之外长期维持，而胸腺似乎就没有了存在的必要。而且，随着人体逐渐生长，胸腺会开始脂肪化，它会不断缩小，活性降低，逐渐被脂肪取代。换句话说，原来胸腺的会逐渐变成一团脂肪，而免疫系统需要的T细胞不需要胸腺也能维持活性。自然，科学家便认为，胸腺在成年人体内基本没有实际功能。

胸腺（Thymus）丨public domain/Wikipedia

不过，就算是这些传统观点，也是澳大利亚科学家雅克·米勒（Jacques Miller）从1961年后才通过小鼠实验发现的。在那之前，人们对胸腺的认知大概就是——那里有一个器官，手术时如果它碍事了，切掉问题也不大。这一现象在先天性心脏病手术上尤为明显，因为接受手术的患者往往是儿童，胸腺在儿童体内体积较大，且会在心脏前方挡住医生手术时的视野。考虑到心脏手术极高的风险，切除一部分胸腺拓展手术的操作空间，往往被医生视为可接受的牺牲。

我们现在知道，胸腺对于儿童免疫系统的发育非常重要。而最近在一篇发表于《自然》（Nature）的论文中，美国麻省总医院的研究人员发现，就算是胸腺已经退化较多的成年人，胸腺的重要性也不容忽视。他们通过对美国2万多名成年人的健康筛查发现，胸腺与人的全因死亡率直接相关。

以前其实也有类似的研究，但它们大都是基于小规模的血液分析，而此次麻省总医院的研究人员手上则掌握着相当充分的数据。他们通过美国全国性肺癌筛查试验，对超过2.5万名成年人进行了分析。另外，他们还从弗雷明汉心脏研究（Framingham Heart Study）中拿到了2500名参与者的数据。

有了充足的数据后，研究团队就开始“遇事不决，机器学习”了。他们利用机器学习方法分析了CT扫描获取的胸腺图像，并分析胸腺的大小、形态和组织结构，构建出了胸腺健康评分（thymic health score）。这个评分从0到1，0代表胸腺完全脂肪化，彻底退化，失去了原有的功能；1代表胸腺高度健康。紧接着，研究人员按照胸腺健康评分开始给受试者的胸腺健康进行排名，并按照排名位次赋予胸腺健康值（thymic health values）。这个值从0到100，越高代表胸腺的健康排名越高。比如胸腺健康值是60，则代表胸腺健康程度领先60%的人。

麻省总医院的研究人员开发了一个深度学习模型，可以通过CT扫描评估胸腺的健康状况。本土从左到右分别为高、中、低胸腺的健康状况丨Mass General Brigham/Nature

研究人员按照胸腺健康值将人群划分成了低中高三组，分别对应胸腺健康值为0-25，25-75和75-100。结果发现，评分较高的组和较低的组相比，全因死亡率大约会低50%，心血管疾病死亡率下降63%，肺癌发病率也减少了36%。就算调整年龄等其他健康因素后，这些关联性仍具有显著的统计学意义。

为了解释观察到的现象，研究团队提出了一个理论：当胸腺健康状态恶化及T细胞的多样性下降时，免疫系统应对癌症等威胁的能力将会减弱。分析显示，慢性炎症、吸烟及超重和胸腺的健康状态恶化存在关联，这表明生活方式和全身性炎症可能对个体生命周期的免疫韧性产生持续影响。

面对这样的统计数据，我们再也不能忽视胸腺的重要性了。但直到今天我们才能做出这样的发现，也是情有可原的。2023年，一篇发表于《新英格兰医学杂志》（New England Journal of Medicine）的论文，对接受胸腺切除的人群进行了长达20年以上的随访。结果发现，胸腺切除的影响具有明显的长期滞后性，很多不良影响需要十几年甚至更久才能发现。

数据取样的困难，人体本身的复杂，还有伦理上的限制，让医学、生物领域的进展往往显得有些“落后于”时代。比如文章开头提到的不给婴儿打麻药的情况，我们当然可以怀疑它源于对婴儿认知功能的不了解，但也不能忽视给婴儿打麻药本身产生的高额风险。在这种情况下，直接“认为”婴儿没有痛觉，似乎是一个能减轻医生负罪感的理论。

类似的，直到2024年，一篇发表于《生物学》（Biology）的论文才指出螃蟹真的有痛觉。之前确实有学说认为螃蟹的神经系统太简单，支撑不起痛觉这样的“高级感知”，但另一方面，我们也确实“需要”这样的理论降低我们烹饪螃蟹时的负罪感。

直到2024年，科学家才证明螃蟹真的有痛觉丨Eleftherios Kasiouras

但这些为现实“妥协”的理论虽然有存在的现实必要性，但却也不能算作科学上的真相。随着科学的进展，我们终归是要直面问题。好在，科学的发展也确实能带给我们更多解决问题的方案。

回到麻省总医院对胸腺的研究，他们除了发现胸腺与成年人的健康确实相关之外，他们还构建了一个更有实际意义的指标。在另一篇发表于《自然》中，他们将胸腺健康值直接用到了健康监测上。他们发现，胸腺健康值是一个更好用的免疫治疗效果预测因子。以后医生可以通过追踪胸腺，追踪癌症患者的免疫治疗状况。

现在医生已经有了不少反应免疫治疗效果的预测因子，比如肿瘤突变负荷（TMB）等。但它们往往以肿瘤为核心，忽视了患者自身的免疫能力。而如果将胸腺健康值作为追踪指标，则能更好地反映患者自身的免疫能力。而且，传统的预测因子过于关注肿瘤本身，往往需要进行穿刺采样，而研究团队开发的胸腺健康值评分标准，只需要进行CT扫描就能完成，在临床上也更容易推广。

总之，胸腺或许不会决定你今天的健康，但它正在悄悄塑造你未来几十年的命运。