一粒反物質粒子首次被“關”了數月時間。美國西北大學研究團隊將捕獲的一個正電子（電子的反物質對應物）囚禁在特制陷阱裡，冷卻到接近絕對零度的量子態且無法接觸普通物質，結果它保持了長達數月時間而沒有湮滅。這為檢驗電子與正電子的對稱性提供了迄今最嚴格的實驗平台。相關論文21日發表於《物理評論快報》。

反物質一旦碰到普通物質就會湮滅，因此過去很難對它做長時間、高精度的測量。研究團隊改用電場與磁場構成的陷阱，把正電子懸在真空中央，不接觸任何容器壁。

實驗所用正電子來自鈉-22的放射性衰變。粒子剛飛出原子核時速度很高，團隊先將其大幅減速，再送入近乎完美真空的陷阱。陷阱內部溫度降到約300毫開爾文，相當於比絕對零度高0.3℃。至此，這個本該轉瞬消失的反物質粒子被“安放”進一個可控環境。

在該狀態下，正電子表現為類似人造原子的量子系統，擁有可分辨的能級。研究人員用精確調諧的微波向其注入能量，觸發並探測量子躍遷，從而讀取它的運動狀態。這套裝置被團隊稱為“單正電子量子回旋加速器”。

但研究團隊的真正的目標是下一步：測正電子的磁性，再和電子比對。該團隊實驗室此前已用同類方法測出電子磁矩，精度達到十萬億分之一。現在把同樣的控制手段用在反物質上，就能把兩邊數據放到一起校驗。他們過去曾做過單電子精密測量，也嘗試過反質子捕獲與減速，這次相當於把兩條路線合到一起：用電子的量子控制技術去按住一個反物質粒子。

按粒子物理標准模型，電子與正電子應當完全鏡像，磁性測量結果不應有偏差。可觀測宇宙卻幾乎全由普通物質構成——大爆炸若產生等量物質與反物質，兩者早應互相湮滅殆盡。標准模型解釋不了這個缺口，因此任何微小偏差都可能是新物理的痕跡。

如果正電子與電子的磁性質最終顯示出不符，那將是物理學界最大的發現之一﹔即便結果完全一致，也將把基礎對稱性推到更高精度。（記者張夢然）