迄今最精确 质子磁矩数据精确度达10亿分之三

物理学家们在试图揭开宇宙反物质失踪之谜的实验中，以前所未有的精确度测量出了质子内在固有的磁力。据《自然》杂志5月30日(北京时间)报道，他们所掌握的这项测量质子磁矩(描述微观粒子磁性的物理量)的技术，精确度可达到10亿分之3。这项研究对于验证物质—反物质对称性来说是一个重要成果。

　　反物质是物质的镜像，二者的一些关键属性完全相反，它们在相遇的一瞬间会湮灭并释放出高能光子。物理学家认为，宇宙大爆炸时产生了等量的反物质和物质，然而，现在的宇宙中只剩下物质，反物质不知所踪，这便成为了一个未解难题。

　　研究报告的合著者、德国美因茨约翰尼斯·古腾堡大学物理学家安德里亚斯·莫塞尔说，质子和反质子磁矩之间的任何差异，都可揭示早期宇宙的不对称性，从而解释为何物质“占了上风”。他表示：“按照物理学目前的理解，这两个值应该是相等的。”

　　质子的磁矩来自其基本的量子属性——自旋，它会使质子表现得像一个具有北极和南极的磁棒。当置身于外部磁场中时，质子的自旋既能与磁场一致，也能翻转与磁场相对。通过观察单个质子在这两种状态之间的翻转，研究人员能够计算出质子的磁矩。

　　他们让一个质子悬浮在一个陷阱中，并施加磁场使其翻转；接着再将质子推入具有磁场梯度的第二个阱中，然后测量它的微小振动，以确定其自旋的取向。通过在两个阱中来回发送质子，研究团队能够非常精确地测出磁场诱导质子翻转的频率，从而计算出质子的磁矩。这一结果比哈佛大学物理学家杰拉尔德·加布里埃尔斯在2012年所作出的最好直接测量要精确760倍；比42年前利用间接手段获得的最接近数据精确3倍。