研究人员设计了一种单正电子量子回旋加速器来探测粒子的特性。图片来源：Gerald Gabrielse/西北大学
物理学家现在将一个正电子（相当于电子的反物质）悬浮在半空中，并将其冷却到尽可能低的能量状态。
该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特性。物理学家希望发现物质和反物质之间的微妙差异，从而揭开物理学最大的谜团之一。
没有人知道为什么世界绝大多数是由物质构成的。当今最好的粒子和力理论，即标准模型，表明在大爆炸期间应该产生同样多的反物质。
但当它们接触时，物质和反物质——它们具有相同的质量，但电荷等性质相反——消失成一股能量。领导这项工作的伊利诺伊州埃文斯顿西北大学物理学家杰拉尔德·加布里埃尔斯说，如果它们以等量产生，“所有物质和反物质都会湮灭，宇宙就不复存在了”。
加布里埃尔斯说，找到物质和反物质之间测量的不匹配“将是物理学上的革命”。尽管已知标准模型是不完整的，但事实证明它在预测实验结果方面极其准确。例如，它无法解释暗物质的明显存在，暗物质被认为主要通过重力相互作用。
实验详细介绍于 物理评论快报 10月21日1瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心的反物质物理学家芭芭拉·玛丽亚·拉塔茨 (Barbara Maria Latacz) 表示，这是一项“了不起的成就”，它将为“超越标准模型的物理学提供强大的探索”。 “我迫不及待地想看到他们的第一次精确测量，”德国杜塞尔多夫海因里希海涅大学 (HHU) 的物理学家 Stefan Ulmer 说道。
找出差异
自 20 世纪 60 年代以来，物理学家对反物质进行了更加细致的研究，希望找到与物质的差异。他们观察到少数粒子的行为对物质有轻微的偏好，但还不足以解释世界的组成。
到目前为止，质子和反质子的细致比较尚未发现任何此类差异。现在，加布里埃尔斯的团队希望比较电子和正电子的一种可以以 10,000 倍精度测量的特性：它们的“磁矩”，它决定了粒子在磁场中如何在其轴上摆动。
固定正电子
为了进行实验，该团队首先面临一个重大挑战：捕获正电子。他们从放射性衰变中产生的快速移动的正电子开始，通过将它们从钨晶体中的原子上散射来减慢它们的速度。尽管许多人被消灭，但小队还是把最慢的幸存者扔掉，然后把他们扔进陷阱。
