Naukowcy z Northwestern University zbudowali pułapkę kwantową, w której kontrolowali stany jednego pozytonu, czyli antycząstki elektronu. Artykuł opisujący eksperyment ukazał się 21 października 2026 r. w czasopiśmie Physical Review Letters (publikacja naukowa). To demonstracja uwięzienia i kontroli kwantowej, a nie pomiaru momentu magnetycznego pozytonu.
Co osiągnął zespół Northwestern
Zespół rozdzielił i kontrolował najniższe poziomy energii ruchu cyklotronowego oraz spinu pozytonu. Doświadczenie przeprowadzono w cylindrycznej pułapce Penninga: układzie pól elektrycznych i magnetycznych, który utrzymuje naładowaną cząstkę. Pole magnetyczne miało natężenie 5,6 T, a pułapka była schłodzona do około 300 mK (opis układu).
Artykuł naukowy podaje, że w tej realizacji pozyton pozostawał uwięziony przez miesiąc. W komunikatach Northwestern czas ten określono jako „miesiące” (komunikat Northwestern).
Jak pozyton trafił do pułapki Penninga
Źródłem pozytonów był rozpad promieniotwórczego sodu-22. Moderator z wolframu spowalniał pozyton, który następnie łączył się z elektronem, tworząc obojętne pozytonium Rydberga. Ta para przechodziła przez otwór o średnicy 625 μm. Dopiero wewnątrz pułapki pole elektryczne jonizowało pozytonium: elektron odłączał się, a pozyton pozostawał uwięziony. Załadowanie jednego pozytonu trwało w tym układzie około 8–11 godzin (szczegóły metody).
Jak zespół potwierdził obecność jednego pozytonu
Badacze wykrywali ruch osiowy cząstki i obserwowali zmiany jej spinu oraz stanu cyklotronowego metodą pomiaru bez demolowania stanu. Pozwala ona odczytywać te stany bez ich zmieniania samym pomiarem. Dla jednego pozytonu zmiana stanu powodowała przesunięcie częstotliwości osiowej o około 3,8 Hz. Sygnał środka masy dwóch pozytonów dawałby przesunięcie o połowę mniejsze (opis pomiaru).
Jaki pomiar zespół planuje jako następny
Zespół planuje zmierzyć moment magnetyczny pozytonu, czyli jego właściwość opisującą oddziaływanie z polem magnetycznym, i porównać wynik z pomiarem elektronu. Taka próba ma umożliwić precyzyjny test symetrii CPT w sektorze leptonów. W artykule opisującym pułapkę nie przedstawiono jeszcze wyniku tego porównania (publikacja naukowa; informacja Northwestern o planowanym pomiarze).
