科学家将单个反物质粒子囚禁数月以研究其奥秘

西北大学物理学家团队近日在《物理评论快报》发表研究，成功将单个反物质粒子囚禁数月，并在接近绝对零度的条件下、无需接触地对其量子态施加精密操控。理论预言每种物质粒子都有对应的反粒子，宇宙本应大致等量存在两者，但观测到的几乎全是普通物质，原因仍未明。实验室可产生反粒子，但一旦与物质接触即湮灭释能，故须用真空腔与电磁场悬空隔离；即便如此，量子尺度上的实验仍极困难。由杰拉尔德·加布里斯领导的团队研制了所谓单正电子量子回旋加速器，以电场与磁场将正电子这一电子的反粒子固定在近绝对零度真空中，使其处于最低能态，从而诱导可控的量子行为变化，且不会摧毁该粒子，因而可反复测量。物质与反物质性质极为接近，例如电子与正电子质量相同、电荷相反，但细微差异是否存在仍待厘清。美国物理学会称，新装置有望使反物质粒子相关测量精度较以往提高约三十倍。目前实验尚未发现两者间出人意料的差异，但提升了探测此类差异的能力；若未来测得正电子对磁场的响应与电子不同，解释物质与反物质行为的部分定律或需修正。本文原刊于西班牙语版《连线》，经译出。