Пробив в изследването на антиматерията: Открит кубит, направен от антипротони!

Пробив в изследването на антиматерията: Открит кубит, направен от антипротони!

Сътрудничеството BASE в CERN в Женева постигна забележителен пробив в изследванията на антиматерията. За първи път един антипротон може да бъде контролиран между две спинови квантови състояния за почти минута. Това проучване, публикувано в реномираното списание Природата е публикуван, бележи първото реализиране на квантов бит (кубит), направен от антиматерия.

Антипротоните имат същата маса като протоните, но имат противоположни електрически заряди. Въртенето на тези частици се държи като малки пръчковидни магнити, които сочат в две посоки. Точното измерване на магнитния момент на тези частици е не само от теоретичен интерес, но и от решаващо значение за технологията на квантовите измервания. За да постигне това, сътрудничеството BASE използва метода на „кохерентна спинова квантова преходна спектроскопия“, за да анализира поведението на антипротоните.

CPT симетрия и нейното значение

Основата на това изследване е да се тества CPT симетрията, която е централна за взаимодействията материя-антиматерия. CPT симетрията изисква материята и антиматерията да се държат еднакво. Въпреки тази симетрия, наблюдаваната Вселена е почти изцяло изградена от материя, което обяснява феномена на асиметрията.

Сътрудничеството BASE успешно демонстрира спиновия преход при един антипротон, постигайки време на кохерентност от 50 секунди. Тези антипротони се създават във Фабриката за антиматерия (AMF) на CERN и се съхраняват в капани на Penning. През последните години беше постигнат значителен напредък, така че магнитният момент на антипротона вече може да се определи с по-голяма точност.

Изследователски перспективи

Нова система, наречена BASE-STEP, е предназначена да транспортира антипротони до прецизни лаборатории, където се търсят по-дълги времена на кохерентност на спина и повишена точност на измерване. Сътрудничеството BASE, основано през 2012 г. и ръководено от проф. д-р Стефан Улмер от университета Хайнрих Хайне в Дюселдорф, включва международни изследователски институти, включително RIKEN, CERN и института Макс Планк.

В допълнение към новаторския опит с антипротоните, учените от BASE са изследвали реакцията на материята и антиматерията към гравитацията. Те сравниха съотношенията заряд/маса на антипротоните и протоните и направиха прецизни измервания, използвайки часовниците на материята и антиматерията. Тези експерименти разкриха, че не са възникнали честотни аномалии, потвърждавайки валидността на принципа на слабата еквивалентност и за двете системи.

Тези разработки спомагат за задълбочаване на нашето разбиране за нашата вселена и биха могли да осигурят съществени улики към фундаменталните симетрични закони на физиката на елементарните частици. Сравняването на реакциите на материята и антиматерията в контекста на гравитацията остава ключово предизвикателство и завладяваща област на изследване за бъдещата наука.

Допълнителна информация за резултатите от сътрудничеството на BASE можете да намерите на уебсайта на Наука онлайн и Институт Макс Планк прочети.