物理学家将单个正电子困住数月 探寻反物质的秘密

由杰拉尔德·加布里埃尔斯（Gerald Gabrielse）博士领导的西北大学物理学家团队，将一个正电子——电子的反物质对应体——困在一个低温磁陷阱中长达数月。通过将这一粒子冷却至接近绝对零度，研究团队创造出他们所称的“单正电子量子回旋加速器”，这是一种人造原子，其量子能级可以被精确控制和观测。

这个正电子来自一个放射性钠原子的核衰变，该过程会释放出高能量、高速度的正电子；要把其中一个引导进入这个低温陷阱，是这项工作面临的核心挑战之一。在将正电子固定住后，研究人员利用无线电和微波信号在单个量子能级之间引发跃迁，并探测这些跃迁。这一技术使他们得以测量正电子的磁矩。

加布里埃尔斯的研究组此前已经以万亿分之一（即十的负十三次方）的精度对电子完成了同类量子测量，现在该团队的目标是让正电子的测量也达到同等精度。这项研究的最终科学目标，是确定正电子是否在每一个可测量的属性上都真正与电子完全相反，抑或两者之间存在微小的物理差异。任何此类差异都将指向超出我们当前对宇宙理解范围的新物理学。

加布里埃尔斯博士在《科学星期五》（Science Friday）节目中与主持人弗洛拉·利克特曼（Flora Lichtman）讨论了这项研究。