科学与发现

被囚禁的反物质粒子为物理学检验开辟新途径

美国西北大学的物理学家将一颗反物质粒子囚禁了数月,并以微小且可测量的幅度逐级控制其能量。这一成果为检验物质与反物质的性质究竟在多大程度上相互对应,提供了新方法。

这种粒子称为正电子,与电子质量相同,但电荷相反。两者相遇时会湮灭并释放能量。因此,要保留正电子供研究,就必须将其与普通物质隔离。

在 Gerald Gabrielse 的带领下,团队将放射性衰变产生的正电子减速,并利用电场和磁场捕获了其中一颗。这些场使正电子在近乎完美的真空中远离阱壁,实验环境被冷却至仅比绝对零度高0.3度。

研究人员将正电子的圆周运动降至最低可能能态,随后利用微波使其在不同能级之间跃迁,并探测到这些变化。他们的研究于10月21日发表在《物理评论快报》上。

接下来,团队计划测量正电子的磁性,并与电子进行比较。理论预测,两者的磁性强度应当一致。如果出现差异,可能意味着现有物理学有所遗漏,并为解释宇宙中物质为何远多于反物质提供线索。这项比较仍在进行中。

来源

  1. NatureA single antimatter particle in a cage opens door to 'revolutionary' physics
  2. ScienceAlertPhysicists Trapped a Particle of Antimatter And Kept It Caged For Months
  3. New ScientistA single antimatter particle was held in a trap for months | New Scientist
  4. news.northwestern.eduScientists trap and tame a single particle of antimatter for months

报道说明

内容出处

Northwestern University

主要研究结果来自西北大学的实验,论文题为《单正电子量子回旋振子》,于10月21日发表在《物理评论快报》上。news.northwestern.edu 提供了校方介绍。ScienceAlert 补充了明确注明的研究者采访及技术细节;《自然》和 New Scientist 则提供了研究者引语及外部专家评价。这些是对同一项已实现进展的互补报道,并非分别进行的实验验证。