一个粒子,碰一下就没了。科学家却把它关了几个月。

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美国西北大学官网发文称,该校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。正电子是反物质,一旦接触普通物质,它就会消失。

怎么做到的?先捕捉放射性衰变中高速移动的粒子,再把它冷却至接近绝对零度。然后让粒子悬浮在近乎完美的真空中,切断它与普通物质接触的一切机会。

这套装置有个名字:"单正电子量子回旋加速器"。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它的状态。

为什么要费这么大劲?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,再与电子的性质对比,物理学家能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,科学家将首次揭示标准模型的问题,为一批谜团提供新线索——包括为何是普通物质主导了宇宙,而非反物质。

负责这项研究的Gerald Gabrielse教授把话说得很直白:"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。"

他接着抛出了那个更大的问题:"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。一个本该瞬间湮灭的粒子,被留在了真空里,等着回答宇宙为什么没有把自己抹掉。