Физики Северо-Западного университета США впервые создали однопозитронный квантовый циклотрон: одну частицу антиматерии удерживали в ловушке Пеннинга месяцами, охлаждали до 300 милликельвинов и микроволнами переводили между отдельными уровнями циклотронного движения. Установка позволяет неразрушающе регистрировать квантовые скачки частицы и перевороты её спина. Рецензируемая работа вышла 21 октября в Physical Review Letters.

Позитрон — античастица электрона — рождается при распаде натрия-22 слишком быстрым для такой ловушки. Исследователи сначала замедлили его, затем временно связали с электроном в нейтральный атом позитрония. Тот прошёл через отверстие диаметром 625 микрометров в почти закрытую микроволновую полость, где электрическое поле снова отделило электрон, оставив один позитрон. Загрузка одной частицы пока занимает от восьми до одиннадцати часов.

Новая установка должна позволить измерить магнитный момент позитрона примерно в 30 раз точнее прежних опытов. Сравнение с уже очень точно измеренным магнитным моментом электрона проверит CPT-симметрию — фундаментальное требование квантовой теории поля, по которому свойства частицы и античастицы должны совпадать с учётом смены знаков.

Но сама эта проверка ещё не проведена. Нынешний результат — работающий инструмент: один позитрон можно загрузить, охладить, месяцами хранить, управлять им по одному кванту энергии и считывать состояние, не уничтожая частицу. Для нового значения магнитного момента команде ещё предстоят точная спектроскопия и контроль систематических ошибок.