2026年4月8日——理解物质最基本组分间的相互作用是现代物理学的基石。通过高精度比对可测量与可计算的物理量，能够检验描述宇宙最基础的理论模型。氢分子离子HD+（由单个质子、氘核和电子组成的束缚体系）为此类检验提供了绝佳平台。在HD+中，各组分自旋相互耦合形成了所谓的超精细结构。马克斯·普朗克核物理研究所（MPIK）ALPHATRAP潘宁阱实验的研究人员成功分离并囚禁了单个HD+离子，并对其超精细结构展开精密研究。

该团队以百亿分之二的相对精度，测定了与质子及氘核结合的电子磁学性质——束缚电子g因子。该数值与最新发表、精度更优的理论预测值高度吻合。这些测量还能探测电子与质子、电子与氘核间的相互作用，这些相互作用同样可由量子理论预测。

近年来，对HD+等简单分子的精密测量已成为量子理论的重要试验场，使研究人员能够测定质子与电子质量比等基本物理量——这些量正是基础理论的重要支柱。

不同于以往对单电子分子的研究，MPIK的马修·博曼指出：“该研究首次实现对单个HD+离子的囚禁，并通过测量带电粒子在阱电极上感生的微弱电流来检测其量子态”。论文第一作者夏洛特·柯尼希补充道：“关键突破在于，该测量方案同样适用于反物质分子。一旦能制备这类分子，就能以完全相同的方式实现囚禁与探测。”

目前该团队希望其工作能推动对简单分子离子的理论与实验研究。“我们首次在HD+分子基态实现了实验与理论在空前精度上的比对，”ALPHATRAP项目负责人斯文·斯图姆教授表示，“接下来计划对振动-转动激发态的离子进行类似测量。通过高稳定激光诱导激发，有望实现更高精度并检验理论的不同层面。”