时光倒流会发生什么？物理学家已无限接近测量时间的对称性

• 镭离子的荧光提供了对离子质量的测量。

每个领域都有自己的基本原则。对经济学来说，它是理性的行动者；生物学有进化论；现代地质学建立在板块构造论的基岩上。

物理学有守恒定律和对称性。例如，能量守恒定律认为能量既不能被创造也不能被毁灭，这一定律自古以来就指导着物理学的研究。同样，宇称对称表明，将一个事件转换成它的镜像不应该影响结果。

当物理学家努力理解量子力学的奇异规则时，这些对称性似乎并不总是成立的。安德鲁·贾耶奇教授专注于研究这些违反对称性的量子力学，试图阐明新的物理学。他和他的实验室成员在《物理评论快报》上发表了一篇论文，阐述了通过离子对时间对称性的研究成果。

时间对称意味着当时间向前或向后时，物理定律看起来是一样的。例如，如果时间倒转，桌球返回的轨迹和原来的轨迹重合，”贾耶奇说。但这并不适用于所有的物理相互作用。

不对称性可以为物理学中一些重大问题提供答案，比如为什么宇宙充满了物质而缺乏反物质。正如我们所知，物质和反物质应该具有相同的物理规律，然而在宇宙早期的事件中，物质比反物质更容易形成。近一个世纪以来，这些都是难以解决的问题。

为了解决这些问题，贾耶奇和他的团队可控地合成、捕获和冷却了放射性分子RaOCH3+和RaOH+，这大大提高了对时间对称破坏的灵敏度。他们发现了一种探测电磁阱中暗离子的技术。这些粒子不会散射光线，这意味着研究人员无法用相机探测到它们。

在调整一些实验参数时，研究人员注意到被捕获的离子（通常是静止不动的）正在以一个很大但固定的振幅快速振荡。他们发现这种行为为探测这些难以捉摸的离子提供了强大的信号。这使研究人员能够测量离子的运动频率，从而精确而快速地测量其质量。

贾耶奇在之前的研究中报告了他们在激光冷却镭离子方面的成功，这是第一次在重元素上实现这一壮举。该实验室最近的突破使他们接近了使用放射性分子来测试时间对称性破坏的最终目标。

研究人员在最近的研究中使用了镭226，它有138个中子。他们计划在对称性破坏实验中使用稍轻的同位素——镭225，它具有必要的核自旋。实验室的其他成员正在努力用激光冷却和捕获镭225离子。

这些结果将是一个明显的突破，我们已经制造出了这些极其灵敏的探测器，其中一个单个分子就可以对违反时间对称性设定新的限制。这为衡量时间对称性开辟了新的范例。