IT之家 10 月 22 日消息，美国西北大学官网今日发文，该校的物理学家首次将单个正电子 —— 电子的反物质对应物 —— 引导进入一个极其精确控制的量子态，并将其“囚禁”了数个月。
科学家们捕捉到放射性衰变中高速移动的粒子后，将其冷却至接近绝对零度。然后，他们将粒子悬浮在近乎完美的真空中，防止它接触普通物质 —— 一旦接触，它就会消失。
科学家们通过这种方式捕获并冷却了正电子，创造了一个名为“单正电子量子回旋加速器”的装置。在这种状态下，正电子本质上表现得很像一个具有量子能级的人造原子，科学家可以精确控制和观察其状态。
美国西北大学官网介绍称，这一进展最终可能成为电子与反物质对应物之间基本对称性的最精确测试。
根据粒子物理标准模型，电子和正电子应该几乎是完全镜像的。通过前所未有的精确测量正电子的磁性，并将其与电子的性质进行比较，物理学家能够对这一基本对称性进行迄今为止最严格的考验。
如果测量结果不符预期，科学家们将首次揭示标准模型的问题，提供新的线索，揭示许多谜团，包括为何是普通物质主导了宇宙，而非反物质。
“反物质因为科幻被大众熟知，”负责这项研究的 Gerald Gabrielse 教授表示。“如果你把一个电子和一个正电子碰撞在一起，它们都会消失。我们称之为‘湮灭’，这是一个激发科幻作家想象力的概念。宇宙的最大谜团是，大爆炸应该产生了等量的物质和反物质。但如果那是真的，它就会被毁灭，我们将一无所有。显然这个理论有问题，这正是我们试图弄清楚的。”
该研究于 10 月 21 日发表在《物理评论快报》上。IT之家附论文链接：