單粒子迄今最精確測量完成

科技日報北京10月15日電 （記者劉霞）據英國《新科學家》網站近日報道，英國物理學家在冷卻到接近絕對零度的隔離室中捕獲了單個電子，並對其關鍵的量子特性——磁矩進行了測量，精確度高達10萬億分之1.3。對電子開展的這一測量是科學家迄今對單個粒子進行的最精確測量，有助揭示在最小尺度上可能會發生的新物理現象。相關研究已經發表於預印本網站（arxiv.org）。

電子的磁矩是一種與磁性有關的量子性質，由標準模型預測。標準模型解釋了宇宙的基本組成部分及其之間如何相互作用。但標準模型無法解釋某些真實世界裏的觀測結果，如暗物質或正反物質不對稱，因此，研究人員正在尋找基本粒子的預測屬性和測量屬性之間的差異，以發現新的物理學。

到目前為止，電子磁矩的測量結果與標準模型一致，但精度有限。現在，美國西北大學的傑拉爾德·加布裏埃爾及其同事對該屬性的測量精度比此前的最精確結果高出2.2倍。

為進行測量，加布裏埃爾及其團隊在一個擁有超穩定磁場和電場的腔室中捕獲了一個電子，然後測量磁場發生變化時電子的反應。該腔室與任何外力隔離，並被冷卻到略高於絕對零度。

英國曼徹斯特大學的亞歷克斯·科沙瓦茲沒有參與這項研究。他説：“這項實驗對基本粒子的物理性質進行了迄今最精確測量，因此成為精確測量的金標準，用來測試物理學領域目前關於所有已知宇宙粒子和力的最佳理論。”

研究人員稱，他們計劃將新的電子磁矩值與標準模型預測的值進行適當比較，如果兩者之間存在差異，那麼就需要新物理學——比如電子的新結構予以解釋，目前科學家們認為電子的結構是點狀的。