美因茨约翰内斯·古腾堡大学（JGU）PRISMA++卓越集群与亥姆霍兹研究所Dmitry Budker教授团队报告称，他们开发并验证了一种新型双频射频陷阱（保罗陷阱）方案，可在同一装置中实现对需求差异显著的粒子进行捕获。相关成果已发表在《Physical Review A》，研究团队称该技术有望用于反氢的合成研究。

研究人员指出，传统射频陷阱通常在单一频率下工作，因此往往一次只能稳定囚禁一种粒子。但在反氢制备中，需要同时捕获两类粒子——反质子与正电子——两者对约束场的频率要求差异较大：质量更轻的正电子需要GHz量级的场才能稳定约束，而反质子通常在MHz量级场中捕获。本次实验中，团队以电子和重钙离子（(^{40}\mathrm{Ca}^+)）分别作为正电子与反质子的替代物进行验证。

叠加PCB结构实现GHz与MHz场

为同时产生GHz与MHz频率场，研究团队在与JGU的Ferdinand Schmidt-Kaler教授以及加州大学伯克利分校Hartmut Häffner教授团队合作推进的双频保罗陷阱项目中，采用三块印刷电路板（PCB）叠加并以陶瓷隔片分隔的结构。Hendrik Bekker博士与博士生Vladimir Mikhailovski、Natalija Rajeshri Sheth参与了该装置的实现。

装置设计中，中央电路板集成共面波导谐振器，用于产生GHz频率场以捕获电子；上下两块PCB则布置分段直流电极，用于施加较低频率的MHz场以捕获离子。实验所需粒子通过对中性钙原子实施两步激光光电离获得，所用激光波长为423纳米与390纳米。

团队表示，粒子在双频陷阱中的捕获持续时间可从毫秒到数秒不等，随后通过直流电压脉冲将粒子提取并完成探测。Bekker称，实验已实现对电子或离子的存储，但要在同一时间同时捕获两者仍具挑战。

同时捕获面临电场与工艺限制

研究人员解释称，电子对用于捕获离子的低频场幅度高度敏感：低频场幅度越大，电子损失越明显；相较之下，离子几乎不受高频场幅度变化影响。此外，装置性能还受到表面粗糙度、机械错位以及介电充电等因素限制。

团队表示，下一代设备计划采用激光蚀刻工艺，并使用更光滑、热稳定性更好的电极，以提升陷阱效能。

指向反氢制备与更广泛实验

研究团队的长期目标是利用双频陷阱同时囚禁反质子与正电子并使其结合生成反氢。目前，反质子及反氢的唯一来源是瑞士CERN的反物质工厂（AMF）。Bekker表示，反氢由一个反质子和一个正电子组成，结构简单，且由于氢原子已被深入研究，反氢测量结果具有重要对比价值。

Budker提到，近期反质子运输已被证明可行，显示将反质子运送至远离CERN的研究团队具备可操作性，但仍需解决包括长期低温冷却在内的技术难题。

除面向反氢制备的目标外，团队也表示，随着陷阱进一步开发，装置本身可支持多项基础实验。例如，理论物理认为正电子可能与原子结合，即便持续时间极短；研究人员称，相关现象有望在实验条件下得到检验。