2026年4月28日，日本东京理科大学的研究团队宣布，他们首次在实验中观测到正电子素（positronium）的波动干涉现象。这一突破性成果不仅进一步验证了量子力学的核心原理，还为反物质研究——特别是反物质引力效应的测量——开辟了全新的实验途径。

什么是正电子素？

正电子素是一种极为罕见的"类原子"系统，由一个电子和它的反物质对应物——正电子——围绕共同质心旋转组成。由于电子和正电子质量相等，正电子素的结构在物理学中具有独特性。然而，正电子素的寿命极短（仅约140纳秒），这使得对其进行精确实验观测极具挑战。

波动-粒子二象性的新证据

量子力学最著名的概念之一是波动-粒子二象性：微观粒子既表现出粒子特性，也表现出波动特性。这一现象在著名的双缝实验中得到了直观展示——当电子通过两条狭缝时，它们会在探测器上产生明暗交替的干涉条纹，表明每个电子的行为如同一列波，其量子波函数同时穿过两条狭缝并发生自我干涉。

科学家此前已在电子、中子、氦原子甚至更大的分子中观察到了物质波衍射现象，但正电子素一直是这一现象的"盲区"。东京理科大学团队通过精心设计的纳米级光栅衍射实验，成功捕获了正电子素的波动干涉图样。

深远意义

这一发现的意义远不止于验证量子力学原理。研究团队指出，正电子素的波动性观测为未来测量反物质的引力效应奠定了基础。“如果我们能够精确操控正电子素束，就有可能直接测试反物质在引力场中的行为——这在物理学中从未被直接测量过，“一位研究人员表示。

反物质与引力的关系是当代物理学最引人入胜的未解之谜之一。如果反物质对引力的响应与普通物质存在差异，将对广义相对论和基本物理定律产生深远影响。

该研究成果已发表在同行评审的学术期刊上，引发了国际物理学界的广泛关注。

来源：ScienceDaily