科技日报北京10月21日电（记者张梦然）一个反物质粒子首次被囚禁达数月之久。美国西北大学研究团队把一个正电子（即电子的反物质对应物）捕获在特制陷阱中，将其冷却到接近绝对零度的量子态，并使其无法接触普通物质，结果它维持了数月时间而没有湮灭。这为检验电子与正电子之间的对称性提供了迄今最严格的实验平台。相关论文21日发表在《物理评论快报》上。
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反物质一旦接触普通物质便会湮灭，因此过去很难对它进行长时间、高精度的测量。研究团队改用电场与磁场构成的陷阱，把正电子悬在真空中央，使其不接触任何容器壁。
实验所用的正电子来自钠-22的放射性衰变。粒子刚飞出原子核时速度很高，团队先将其大幅减速，再送入近乎完美的真空陷阱。陷阱内部温度降至约300毫开尔文，相当于比绝对零度高0.3℃。至此，这个本该转瞬消失的反物质粒子被安放进一个可控环境。
在这种状态下，正电子表现为类似人造原子的量子系统，具有可分辨的能级。研究人员用精确调谐的微波向其注入能量，触发并探测量子跃迁，从而读取它的运动状态。这套装置被团队称为“单正电子量子回旋加速器”。
但研究团队真正的目标是下一步：测量正电子的磁性，再与电子比对。该团队实验室此前已用同类方法测出电子磁矩，精度达到十万亿分之一。现在把同样的控制手段用于反物质，就能把两边数据放在一起校验。他们过去做过单电子精密测量，也尝试过反质子捕获与减速，这次相当于把两条路线合到一起：用电子的量子控制技术去按住一个反物质粒子。
按照粒子物理标准模型，电子与正电子应当完全镜像，磁性测量结果不应有偏差。可观测宇宙却几乎全由普通物质构成——大爆炸若产生等量的物质与反物质，两者早应互相湮灭殆尽。标准模型解释不了这个缺口，因此任何微小偏差都可能是新物理的痕迹。
如果正电子与电子的磁性质最终显示出不符，那将是物理学界最大的发现之一；即便结果完全一致，也将把基础对称性推到更高精度。
来源：科学网数理研究；原文日期：2026-10-22。内容经中文改写，请以原文为准。
