Průlom ve výzkumu antihmoty: Objeven Qubit vyrobený z antiprotonů!

Průlom ve výzkumu antihmoty: Objeven Qubit vyrobený z antiprotonů!

Spolupráce BASE v CERN v Ženevě dosáhla pozoruhodného průlomu ve výzkumu antihmoty. Poprvé mohl být jeden antiproton řízen mezi dvěma spinovými kvantovými stavy téměř minutu. Tato studie, publikovaná v renomovaném časopise Příroda byl publikován, představuje první realizaci kvantového bitu (qubit) vyrobeného z antihmoty.

Antiprotony mají stejnou hmotnost jako protony, ale mají opačný elektrický náboj. Rotace těchto částic se chová jako malé tyčové magnety, které směřují dvěma směry. Přesné měření magnetického momentu těchto částic je nejen teoreticky zajímavé, ale také klíčové pro technologii kvantového měření. K dosažení tohoto cíle použila spolupráce BASE metodu „koherentní spinové kvantové přechodové spektroskopie“ k analýze chování antiprotonů.

Symetrie CPT a její význam

Základem tohoto výzkumu je testování symetrie CPT, která je ústředním bodem interakcí hmoty a antihmoty. Symetrie CPT vyžaduje, aby se hmota a antihmota chovaly stejně. Přes tuto symetrii je pozorovatelný vesmír téměř celý tvořen hmotou, což vysvětluje jev asymetrie.

Spolupráce BASE úspěšně prokázala spinový přechod na jediném antiprotonu a dosáhla koherenční doby 50 sekund. Tyto antiprotony jsou vytvářeny v továrně CERN na antihmotu (AMF) a skladovány v Penningových pastích. V posledních letech byl učiněn významný pokrok, takže magnetický moment antiprotonu lze nyní určit s větší přesností.

Perspektivy výzkumu

Nový systém nazvaný BASE-STEP je určen k přepravě antiprotonů do přesných laboratoří, kde je požadována delší koherence rotace a zvýšená přesnost měření. Spolupráce BASE, založená v roce 2012 a vedená prof. Dr. Stefanem Ulmerem z Heinrich Heine University Düsseldorf, zahrnuje mezinárodní výzkumné ústavy, včetně RIKEN, CERN a Institutu Maxe Plancka.

Kromě převratných zkušeností s antiprotony vědci z BASE studovali reakci hmoty a antihmoty na gravitaci. Porovnali poměr náboje k hmotnosti antiprotonů a protonů a provedli přesná měření pomocí hodin hmoty a antihmoty. Tyto experimenty odhalily, že se nevyskytly žádné frekvenční anomálie, což potvrdilo platnost principu slabé ekvivalence pro oba systémy.

Tento vývoj pomáhá prohloubit naše chápání našeho vesmíru a mohl by poskytnout zásadní vodítka k základním symetrickým zákonům částicové fyziky. Srovnání reakcí hmoty a antihmoty v kontextu gravitace zůstává klíčovou výzvou a fascinujícím polem výzkumu pro budoucí vědu.

Další informace o výsledcích spolupráce BASE lze nalézt na webových stránkách společnosti Věda online a Institut Maxe Plancka přečti si.