物理学家首次把单个正电子关了数月
报价宝综合消息物理学家首次把单个正电子关了数月
反物质粒子一旦碰到普通物质就会湮灭，想留住它比登天还难。美国西北大学的团队却做到了：他们把一个正电子——电子的反物质对应物——冷却到接近绝对零度，悬浮在近乎完美的真空中，让这个本该转瞬即逝的粒子被连续囚禁了数个月。相关论文发表于《物理评论快报》。
捕获过程相当精巧：正电子来自钠-22 的放射性衰变，刚出原子核时速度极高，团队先让它穿过钨晶体散射减速，多数粒子在这一步湮灭，幸存者中最慢的一批被筛选出来送入电磁阱。阱内温度降到约 300 毫开尔文，电场与磁场构成「隐形墙」，让正电子悬在真空中央，不接触任何容器壁。
在这个状态下，正电子表现得像一颗「人造原子」，拥有一系列可控可观测的量子能级。团队把这套装置称为「单正电子量子回旋加速器」，用精确调谐的微波脉冲触发并读取量子跃迁。负责人Gabrielse说，站在实验室里看一个正电子在最低能量状态之间跃迁，「还能比这更基本、更精巧吗」。
真正的目标是测量。研究团队计划比较电子与正电子的磁矩——这是标准模型下两个粒子应当完全镜像的性质，也是此前对质子与反质子的精细比较中从未发现差异的地方。新装置有望把反物质一侧的测量精度提高约三十倍，为标准模型提供迄今最严苛的对称性检验。
目前实验尚未发现任何异常偏差。但如果未来测出正电子对磁场的响应与电子不同，物理学家将不得不改写描述物质与反物质行为的部分定律，同时为「宇宙为何几乎全由物质构成」这个悬而未决的谜题提供线索。CERN 的反物质物理学家拉塔茨称这项工作是「非凡的成就」，杜塞尔多夫大学的乌尔默则表示迫不及待想看到首批精密测量结果。
编译自 WIRED，原标题："Scientists Trapped an Antimatter Particle for Months to Study Its Secrets"
