如何理解反物质和暗物质之间的联系

1. 暗物质碰撞产生正电子

正粒子（particle）和反粒子（anti-particle）相撞会产生泯灭（annihilation），可转换为两个光子将其能量释放出去。如下图，绿点代表正反粒子，在橘黄色爆炸点处碰撞，红色曲线是释放出来的光子。

这个过程可逆——两个光子相撞（第二个橘黄爆炸点），只要光子的能量够强，可重新产生一对正反物质（最右边的两个绿点）。

如果你遮住中间的两砣橘黄爆炸点，那么可以看成一对正反粒子泯灭，产生了一对新的正反粒子。如果第一对正反粒子是暗物质，第二对是正电子和电子，便是题主的答案了。这个现象发生的条件是必须符合能量守恒，也就是暗物质的质量必须大于或等于电子的质量（不能无中生有）。暗物质高于电子质量的情况下，多出来的质量可以以动能方式散发出去。

2. 阿尔法磁谱仪（Alpha Magnetic Spectrometer，以下简称AMS）

AMS是一个安装于国际空间站上的粒子物理试验设备，目的在于利用太空的独特环境，探测宇宙中的暗物质和反物质。安在国际空间站上的AMS长这个样子：

最新的AMS结果发现，高能粒子中，反粒子的比例远远超出我们的预期。这里说的反粒子不只包括正电子，也包括反质子（anti-proton）。

下图中横轴是能量，竖轴是反质子和质子比，红点是实际数据，宽线是预期的模型（用宇宙线模型做出来的），红点远高于预期模型。这部分超出预期的反质子有可能由暗物质泯灭而产生。

3. 暗物质还是脉冲星（Pulsar）？

上面我们说到，暗物质碰撞可能产生反粒子。然而其他很多方法都可以产生反粒子，比如常见的宇宙线和星际介质的碰撞是大部分反粒子的来源，现在的宇宙线模型也许并不完整。

另外一个可能性是，这些反粒子来源于附近的脉冲星，脉冲星中有强大的磁场，可以从其中的中子星表面卷起各种粒子。这些高速运行的粒子和光子相撞，通过逆康普顿（inverse Compton）效应产生的高能光子可导致对偶产生（pair production），制造大量的正粒子，如下图：

这些过剩的反粒子究竟是源于暗物质，还是脉冲星？Profumo提出可以通过粒子的方向性来辨别。如果这些粒子都是来源于同一个方向，那么很可能就是脉冲星，反则来源于暗物质。因为暗物质应该是均匀地分布在太阳系周围，所以信号应该是来自四面八方的。但是目前AMS对粒子的方向并没有太高的灵敏度，所以暂时无法区分这两个来源。