物理学家将单个正电子冷却至最低能级

IT时代网10月26日消息，物理学家已将单个正电子——电子的反物质对应物——悬浮在半空中，并将其冷却至可能达到的最低能级。这一实验装置将使研究人员能够以前所未有的精度研究正电子的磁学性质，相关成果于10月21日发表于《物理评论快报》。

没有人知道为什么世界几乎完全由物质构成。当今粒子与力的最佳理论标准模型认为，大爆炸期间应该产生等量的反物质，而物质与反物质一旦接触就会湮灭并转化为能量。领衔这项研究的美国西北大学物理学家表示，如果二者以等量产生，所有物质和反物质都会湮灭，宇宙也将不复存在；如果发现物质与反物质之间的测量结果存在不一致，将是物理学上的革命。欧洲核子研究中心一位反物质物理学家称，该实验是一项非凡的成就，将为探索标准模型之外的物理学提供强有力的探测手段。

实验首先面临的挑战是捕获正电子。研究团队先从放射性衰变中获得快速运动的正电子，再使其与钨晶体中的原子发生散射而减速；尽管其中许多正电子被湮灭，团队仍从幸存者中筛选出速度最慢的送入囚禁阱。阱内以电场与磁场的组合将一个正电子固定在原地，并维持在绝对零度以上0.3摄氏度且接近完美真空的状态，以清除空间中的游离气体分子，使粒子得以存活数月。

当正电子达到可能的最低能量状态时，研究人员利用微波辐射促使它进行量子跃迁，即在磁场中螺旋运动的态之间突然跳跃。团队已开始下一阶段工作，即测量促使正电子在这些态之间切换的频率，从而确定该粒子的磁矩。研究人员表示，如果电子和正电子的磁矩并非完全相反，就不得不重新审视支撑标准模型的许多最基本的概念。

编辑：周艺