迄今最精确 质子磁矩数据精确度达10亿分之三

物理学家们正在揭开宇宙中的一项神秘面纱——反物质失踪之谜。他们采用了一种具有极高精确度的实验方法，成功测量了质子内在固有的磁力，也称为磁矩。这一成果被报道在《自然》杂志上。对于理解物质与反物质之间的对称性，这一研究具有重大意义。

反物质，如同物质的一面镜子，二者在关键属性上完全相反。当它们相遇时，会瞬间湮灭并释放出高能光子。宇宙大爆炸时，理论上产生了等量的物质和反物质，但现今的宇宙中却只存在物质，反物质去向不明，成为了一个待解的谜题。

研究报告的合著者之一，德国美因茨约翰尼斯·古腾堡大学的物理学家安德里亚斯·莫塞尔表示，质子与反质子磁矩之间的任何差异，都可能揭示早期宇宙的不对称性，从而解答为何物质在宇宙中占据主导地位。他指出：“按照我们目前的物理学理解，这两个值应该是相等的。”

为了测量质子的磁矩，研究人员利用质子的基本量子属性——自旋。就像一根具有北极和南极的磁棒一样，质子的自旋使其具有磁性。当置于外部磁场中时，质子的自旋方向既可以与磁场一致，也可以与磁场相反。通过观察单个质子在这两种状态之间的转换，研究人员能够精确地计算出质子的磁矩。

实验过程中，研究人员首先让质子悬浮在一个陷阱中，并施加磁场使其翻转。接着，他们将质子引入一个具有磁场梯度的第二个陷阱中，通过测量质子的微小振动来确定其自旋的取向。研究团队通过在两个陷阱之间来回移动质子，能够非常精确地测量磁场诱导质子翻转的频率，从而计算出质子的磁矩。

这一研究结果比以往任何测量都要精确。比如，它比哈佛大学的杰拉尔德·加布里埃尔斯在2012年进行的最佳直接测量还要精确760倍；也比42年前通过间接手段获得的最接近的数据要精确三倍。这一突破性的研究不仅为我们揭示了质子磁矩的微小差异可能与早期宇宙的不对称性有关，也为我们解开反物质失踪之谜提供了重要的线索。