Avance en la investigación de la antimateria: ¡descubierto un Qubit hecho a partir de antiprotones!

Avance en la investigación de la antimateria: ¡descubierto un Qubit hecho a partir de antiprotones!

La colaboración BASE en el CERN de Ginebra ha logrado un avance notable en la investigación de la antimateria. Por primera vez, se pudo controlar un único antiprotón entre dos estados cuánticos de espín durante casi un minuto. Este estudio, publicado en la reconocida revista Naturaleza fue publicado, marca la primera realización de un bit cuántico (qubit) hecho de antimateria.

Los antiprotones tienen la misma masa que los protones pero tienen cargas eléctricas opuestas. El giro de estas partículas se comporta como pequeñas barras magnéticas que apuntan en dos direcciones. Medir con precisión el momento magnético de estas partículas no sólo tiene un interés teórico, sino que también es crucial para la tecnología de medición cuántica. Para lograrlo, la colaboración BASE utilizó el método de “espectroscopia de transición cuántica de espín coherente” para analizar el comportamiento de los antiprotones.

Simetría CPT y su significado.

El objetivo de esta investigación es probar la simetría CPT, que es fundamental para las interacciones materia-antimateria. La simetría CPT requiere que la materia y la antimateria se comporten por igual. A pesar de esta simetría, el universo observable está formado casi en su totalidad por materia, lo que explica el fenómeno de la asimetría.

La colaboración BASE demostró con éxito la transición de espín en un único antiprotón, logrando un tiempo de coherencia de 50 segundos. Estos antiprotones se crean en la Fábrica de Antimateria (AMF) del CERN y se almacenan en trampas Penning. En los últimos años se han realizado importantes avances para que ahora se pueda determinar con mayor precisión el momento magnético del antiprotón.

Perspectivas de investigación

Un nuevo sistema llamado BASE-STEP está destinado a transportar antiprotones a laboratorios de precisión donde se buscan tiempos de coherencia de espín más prolongados y una mayor precisión de las mediciones. La colaboración BASE, fundada en 2012 y dirigida por el Prof. Dr. Stefan Ulmer de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, incluye institutos de investigación internacionales, incluidos RIKEN, CERN y el Instituto Max Planck.

Además de experiencias innovadoras con antiprotones, los científicos de BASE han estudiado la respuesta de la materia y la antimateria a la gravedad. Compararon las relaciones carga-masa de antiprotones y protones y realizaron mediciones precisas utilizando los relojes de materia y antimateria. Estos experimentos revelaron que no se produjeron anomalías de frecuencia, lo que confirma la validez del principio de equivalencia débil para ambos sistemas.

Estos avances ayudan a profundizar nuestra comprensión de nuestro universo y podrían proporcionar pistas esenciales sobre las leyes simétricas fundamentales de la física de partículas. Comparar las reacciones de la materia y la antimateria en el contexto de la gravedad sigue siendo un desafío clave y un campo de investigación fascinante para la ciencia futura.

Puede encontrar más información sobre los resultados de la colaboración BASE en el sitio web de Ciencia en línea y Instituto Max Planck leer