研究人员设计了一种正电子量子回旋加速器，以探测该粒子的特性。信用：Gerald Gabrielse/西北大学 物理学家们现在已经将单个正电子——反物质的电子等价物——悬浮在空中，并将其冷却到最低能量状态。这个装置将使研究人员以前所未有的精确度研究正电子的磁性特性。物理学家希望能够发现物质和反物质之间的微妙差异，从而揭示物理学上最大的未解之谜之一。没有人知道为什么这个世界主要由物质构成。如今粒子和力的最佳理论——标准模型——表明，在大爆炸期间应该产生同样多的反物质。但是，当它们相互接触时，物质和反物质——虽然具有相同的质量，但在电荷等性质上正好相反——会消失，转化为一阵能量。如果它们是以相等的量产生的，“所有的物质和反物质都会湮灭，宇宙将不复存在，”领导这项工作的伊利诺伊州埃文斯顿的西北大学物理学家Gerald Gabrielse说。Gabrielse表示，发现物质和反物质之间测量结果的不匹配“将是物理学上的革命性。”标准模型在预测实验结果方面表现得极其准确，尽管已知它并不完整。它无法解释暗物质的明显存在，暗物质被认为主要通过引力相互作用。这项实验的详细情况发表于10月21日的《物理评论快报》中，CERN瑞士日内瓦的反物质物理学家Barbara Maria Latacz称其为“显著成就”，将为“超越标准模型的物理学提供强有力的探测工具”。德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学的物理学家Stefan Ulmer表示：“我迫不及待想看到他们的首次精密测量。” 自1960年代以来，物理学家们一直在更精细地研究反物质，希望能找到与物质的差异。他们观察到少数粒子的行为对物质有轻微偏好，但远不足以解释世界的组成。迄今为止，质子和反质子的详细比较没有揭示出任何差异。现在，Gabrielse的团队希望比较一个可以在电子和正电子中以10000倍更高的精度测量的特性：它们的“磁矩”，这决定了粒子在磁场中沿轴心的晃动方式。 捕获正电子 为了进行实验，这个团队首先面临一个重大挑战：捕获一个正电子。他们从放射性衰变中产生快速移动的正电子入手，并通过使它们撞击钨晶体中的原子来减速。尽管许多正电子被湮灭，团队仍然挑选出存活者中速度最慢的，并将它们送入了一个捕获装置。