据Slashdot网站援引《科学美国人》报道，美国西北大学物理学家将单个正电子——电子的反物质对应粒子——捕获并保持了一个月，使研究人员能够以前所未有的精度研究其量子性质。研究人员称，利用该陷阱开展进一步研究，或许能揭示为何我们周围的世界由物质而非反物质构成。

每个正常物质粒子都有质量相同、电荷相反的反物质对应粒子。研究团队从钠-22原子开始，这种放射性同位素的半衰期约为两年半。当这种原子衰变时，会释放出一个正电子。项目负责人、西北大学物理学家杰拉尔德·加布里埃尔斯说：“最大的挑战是说服这些正电子减速，然后捕获它们。”该团队周三在《物理评论快报》上报告了这一成果。

第一步是让正电子穿过一小片冷钨的晶格。粒子在材料中反复碰撞，减速并损失能量。加布里埃尔斯说：“每次它们撞上什么东西，都有湮灭的可能，但并非总会发生。如果它们抵达末端，就会被弹出。”接下来，物理学家用电磁场引导正电子沿通道运动，最终使其进入仅比绝对零度高0.3摄氏度的真空，上方和下方由电场、侧面由磁场囚禁。加布里埃尔斯说：“如果你想要留住反物质，就必须把它装在一个没有壁的容器里。”

这一方法使研究人员能够隔离并研究一个孤立的单个正电子达一个月，并可能让他们无限期地这样做。研究人员计划用该陷阱精确测量正电子的磁矩，即其磁场的强度和方向。为此，他们必须确定翻转正电子自旋方向所需的能量，以及使其从基态跃迁到第一激发态所需的能量。

使用类似的陷阱装置，加布里埃尔斯团队已将电子磁矩测量到10万亿分之一的精度。对正电子进行等效测量将使他们能够进行关键比较。加布里埃尔斯说：“我们想看看它们是否具有完全相反的磁矩。”这是粒子物理标准模型的预测。但如果两者数值不同，这可能有助于解释为什么我们的宇宙由物质而不是反物质构成。