反物质并不以易于获得而闻名。这也是这些粒子如此神秘的部分原因。但最近，西北大学的一组物理学家成功地捕获了一个反物质粒子长达数月。他们将其冷却到接近绝对零度的温度，能够在不触碰的情况下精确控制其量子状态。该实验发表在《物理评论快报》上，代表了我们对物理学一个伟大谜团的理解的突破。理论上，反物质应该无处不在。数学预测每个物质粒子都有一个等效的反粒子，科学家已经通过实验验证了这一事实。因此，宇宙应该含有相似数量的物质和反物质，但我们观察到的几乎所有东西都由普通物质组成，我们仍然不知道为什么。在实验室中可以产生反物质粒子，但研究它们仍然极其困难。当反粒子与普通物质接触时，两者会相互湮灭并释放能量。为了防止研究设施爆炸，科学家们使用真空室和电磁场将反粒子悬浮在孤立状态中。但这仅部分解决了问题。研究这些粒子，特别是在量子尺度上实验它们的行为，仍然具有挑战性。在此次实验中，西北大学的研究人员捕获了一个正电子，它是电子的反物质对应物。由杰拉尔德·加布里埃尔斯领导的团队开发了一种被称为单正电子量子回旋加速器的设备，该设备使用电场和磁场将正电子保持在接近绝对零度的真空中。这意味着反物质粒子处于其最低能量状态，使研究人员能够在其量子行为中诱导可控变化。与粒子物理中的其他方法不同，这种方法没有摧毁粒子。因此，研究人员能够将单个反粒子保持捕获几个月，允许他们重复测量。那么，驯服反物质粒子实际上能教会我们什么呢？科学家知道，物质和反物质具有非常相似的特性。例如，电子和正电子的质量完全相同，尽管它们的电荷相反。然而，关于这两种物质形态到底有多么相似，以及是否存在在迄今为止的实验中未被注意到的小差异，依然存在疑问。为此，研究人员希望比较这两种粒子的磁性。物理学家已经在电子上取得了非常精确的测量，但在正电子上实现同样水平的精度证明更为困难。根据美国物理学会，这种新设备可以使反物质粒子的测量精度提高约30倍，这是科学家之前所未能做到的。截至目前，该实验尚未揭示两种粒子之间的任何意外差异。研究人员所取得的成果是在检测这些反物质粒子差异方面的能力提升。如果未来的测量发现正电子对磁场的反应与电子不同，科学家们将不得不修订他们用来解释物质和反物质行为的一些定律。这个故事最初出现在西班牙文的《连线》上，并已从西班牙语翻译而来。