科学家发现被囚禁的正电子，有望破解宇宙反物质之谜！


10月21日，《物理评论快报》发表了一项看起来很“安静”、分量却很重的研究：美国西北大学杰拉尔德·加布里埃尔斯团队，真的把单个正电子关进了一个看不见的“笼子”，并让它稳定存活了数月。

正电子是电子的反物质伙伴。它和电子质量相同，电荷相反；一旦相遇，就会像两滴相反的水碰到一起，瞬间湮灭成能量。所以平时想研究它，难度极高。

这次，研究团队在伊利诺伊州埃文斯顿的实验室里，用彭宁陷阱把单个正电子悬浮起来。这个装置没有实体墙壁，而是靠电场和磁场把它“托”在真空里，就像把一粒火星悬在看不见的玻璃罩中，不让它碰到任何物质。

更关键的是，他们把正电子冷却到了仅比绝对零度高0.3摄氏度的最低能态，并用微波诱导它发生量子跃迁。简单说，就是让这粒反物质粒子在一个极低温、极干净的环境里“安静下来”，然后精准地观察它怎么跳动。

为什么要盯住它？因为宇宙有个大账对不上。

按标准模型，大爆炸应该产生等量的物质和反物质。可今天我们能看到的宇宙，几乎全是物质，反物质几乎消失不见。这笔“账”差到哪里去了，至今没人能给出定论。

物理学家打算用电子和正电子的磁矩来做对比。磁矩可以理解为粒子在磁场里“摆动”的方式。此前对质子和反质子的比较精度已经很高，但电子—正电子体系有望把测量精度再提高约一万倍。

如果电子和正电子的磁矩完全相反，说明现有理论又扛过了一次严峻检验；如果出现哪怕极其微小的差异，就可能意味着标准模型存在裂缝，甚至为“宇宙为何几乎只剩物质”提供线索。

加布里埃尔斯说，如果发现不匹配，那将是“物理学的一场革命”。不过目前，团队还没有报告电子与正电子磁矩存在差异的证据，真正的高精度比较才刚开始。

这项成果的意义，不是立刻改写教科书，而是把反物质研究推进到了一个前所未有的精度层级。

它像给物理学家递来了一把更细的尺子：能不能量出宇宙的破绽，还要看接下来的数字。

但仅凭“能长期囚禁单个正电子”这一步，已经足够让人期待。