先给答案：研究人员第一次用电磁场把一种叫正电子的反物质粒子"关"了起来，而且一关就是好几个月。在这段时间里，他们能控制它、研究它。相关研究发表在10月21日的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

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正电子是电子的反物质"表亲"。这件事之所以值得说，是因为它给一项可能"证实或推翻"粒子物理学长期理论的检验铺了路。

没参与这项研究的日本理化学研究所（RIKEN）研究员斯特凡·乌尔默（Stefan Ulmer）对《新科学家》说，捕获一个反粒子"极其困难"。欧洲核子研究中心（CERN）的粒子物理学家芭芭拉·拉塔奇（Barbara Latacz）对《自然》说，这项工作是一项"了不起的成就"。

要理解这件事的分量，得先回到一个老问题：宇宙为什么存在？

很多人熟悉电子、质子和中子——组成原子的三种粒子。但宇宙里还有反物质，基本上就是"普通"物质的反面。每一种普通粒子都有一个反物质"双胞胎"，质量相同，电荷相反。正电子是电子的反物质版本，反质子是质子的反物质版本，反中子是中子的反物质版本。当反物质遇到它对应的物质，两者会湮灭，也就是消失，把质量转化成能量。

湮灭这件事，和宇宙的诞生之间有个耐人寻味的矛盾。科学家原本会预期，大爆炸产生等量的物质和反物质。但这样一来，整个宇宙也会消失。领导这项研究的西北大学物理学家杰拉尔德·加布里埃斯（Gerald Gabrielse）对《自然》说："所有物质和反物质都会湮灭，什么宇宙都不会剩下。"

现实显然不是这样。今天已知的宇宙中，物质远多于反物质。而粒子物理学的标准模型——解释物质基本构件之间以及宇宙基本力之间相互作用的理论——对此给不出解释。这个理论整体上被证明极其精确，却仍有明显的问题：它无法预测宇宙为什么存在。所以，一定有什么东西缺失了。

为了追查，研究团队想比较正电子和电子的磁性质，看它们是否符合标准模型的预测。他们已经掌握了如何捕获并精确研究单个电子，接下来需要对一个正电子做同样的事。正电子可以从某些原子核的放射性衰变中射出。

加布里埃斯对《科学警报》说，"最大的挑战"是说服那个高能正电子"慢下来，慢到我们能把它捕获进粒子陷阱里"。

他和同事从一种稀有的放射性钠同位素开始，这种同位素会放出正电子。然后，他们让正电子穿过一块钨晶体来减速——一部分被湮灭了，另一部分活了下来。借助专门的电场和磁场，他们捕获了其中一个粒子，把它悬浮在接近完美的真空里，温度只比绝对零度高一点点。

加布里埃斯对《科学美国人》说："如果你想留住反物质，就得把它装在一个没有壁的容器里。"

在这个"容器"里，团队得以观察这个粒子，并用微波控制它的量子能态。加布里埃斯对《新科学家》说："站在我的实验室里，看着一个正电子在最低能态之间跃迁——我们称之为'量子跃迁'——真的很带劲。还有什么比这更基础、更漂亮？"

但好戏还在后头。既然已经证明能以这种方式观察和控制正电子，他们就可以把它精确的磁性质与普通电子作比较。现有理论认为两者应当相同。但如果它们被证明不同，就可能暴露出标准模型一个被追寻已久的破绽，并开始暗示为什么普通物质如此普遍。

加布里埃斯在声明中说："我们知道标准模型一定在某个地方是错的——或者至少是不完整的。我们正在非常精确地检查最基础、最简单的系统，想找出理论在哪里崩塌。我们希望得到一个明确的答案。"

换句话说，这几个月里被"关"住的那个小小正电子，可能正站在一扇门的门口。门后面是什么，现在还没人知道。