Команда Джеральда Габриэлсе из Северо-Западного университета в США впервые удержала один позитрон так, чтобы различить его низшие квантовые состояния. Об эксперименте Physics World сообщил 20 октября 2026 года. Теперь исследователи могут готовиться к измерению магнитного момента позитрона с точностью до одной части на 10¹³, но пока такой точности не достигли.

Как установка сравнит позитрон с электроном

Позитрон, античастицу электрона, поместили в ловушку Пеннинга с сильным магнитным полем. Установку охладили до 300 мК. Магнитное поле заставляет частицу двигаться по круговой траектории. В этих условиях позитрон может оставаться в основном циклотронном состоянии. Электромагнитное воздействие переводит его на более высокие энергетические уровни, в том числе меняет спиновое состояние.

Энергии переходов между состояниями связаны с магнитным моментом частицы. Измерив разницу энергий между спиновыми состояниями, можно определить величину магнитного момента позитрона. Команда показала, что такой подход применим к одному удерживаемому позитрону.

Исследователи планируют довести точность измерения магнитного момента позитрона до одной части на 10¹³. Магнитный момент электрона уже измерили с такой точностью с помощью одноэлектронного квантового циклотрона. Согласно CPT-инвариантности, фундаментальному предсказанию Стандартной модели, магнитные моменты электрона и позитрона должны быть равны по величине и противоположны по знаку. Сопоставление измерений станет проверкой этого предсказания для лептонов.

Представим шкалу, разделённую на десять триллионов частей. Точность одна часть на 10¹³ означает, что искомую величину определяют с неопределённостью примерно в одно деление. Если будущие измерения покажут, что магнитные моменты позитрона и электрона различаются сильнее, чем допускает эта точность, исследователи смогут проверить, нарушается ли CPT-инвариантность. Это лишь условное пояснение: команда пока не сообщала ни об итоговом измерении, ни о расхождении.

Работу описали в препринте One-Positron Quantum Cyclotron, который, по данным Physics World, принят к публикации в Physical Review Letters. Подробное изложение результатов и контекста можно подготовить в формате научной статьи.

Схема показывает путь от удержания одного позитрона и измерения переходов до сравнения его магнитного момента с магнитным моментом электрона для проверки CPT-инвариантности.

Фото: cottonbro studio / Pexels