反物質の単一粒子を数か月間捕捉・制御することに成功(Scientists trap and tame a single particle of antimatter for months)

2026-10-21 ノースウェスタン大学

米国ノースウェスタン大学の研究チームは、反物質の一種である陽電子を1個捕獲し、ほぼ絶対零度まで冷却して、数か月間にわたり安定して保持・制御することに成功した。陽電子は電子と接触すると対消滅するため、通常の容器に入れて保存できない。研究チームは、電場と磁場を組み合わせたペニングトラップを用い、超高真空中で陽電子を壁に触れさせずに閉じ込めた。さらに、装置内部を約300ミリケルビン(絶対零度より約0.3度高い温度)まで冷却し、マイクロ波を使って陽電子の量子エネルギー状態を精密に操作・検出することを実証した。本成果により、陽電子の磁気的性質を電子と高精度で比較するための実験基盤が整った。今後、両者の磁気モーメントを比較することで、素粒子物理学の標準模型が予測する物質と反物質の対称性を厳密に検証できる可能性がある。これは、宇宙で物質が反物質より圧倒的に多く存在する謎の解明につながると期待される。

反物質の単一粒子を数か月間捕捉・制御することに成功(Scientists trap and tame a single particle of antimatter for months)
The tank in the center of the lab, lowered beneath ground level, holds the captured positron. After capturing the fast-moving particle from radioactive decay, the scientists cooled it to nearly absolute zero. Then, they suspended the particle in a near-perfect vacuum, preventing it from touching ordinary matter — an encounter that would cause it to vanish. Photo courtesy of Gerald Gabrielse

<関連情報>

1陽電子量子サイクロトロン One-Positron Quantum Cyclotron

T. G. Myers, L. Soucy, B. A. D. Sukra, B. Sinha, and G. Gabrielse
Physical Review Letters  Published: 21 October, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/gbkc-6nlj

Abstract

A one-positron quantum cyclotron is realized with a single positron suspended indefinitely in the magnetic field of a Penning trap. This opens the possibility of quantum measurements of the positron magnetic moment at a precision much higher than attained with classical cyclotron motion. Comparing the magnetic moments measured using positron and electron quantum cyclotrons should provide the most stringent test of the fundamental ⁢⁢ invariance of the standard model of particle physics in the lepton sector.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました