Läbimurre antiaineuuringutes: antiprootonitest valmistatud Qubit avastati!

Läbimurre antiaineuuringutes: antiprootonitest valmistatud Qubit avastati!

BASE koostöö Genfis CERNis on saavutanud märkimisväärse läbimurde antiaine uuringutes. Esimest korda suudeti ühte antiprootonit juhtida kahe pöörlemiskvantoleku vahel peaaegu minuti. See uuring avaldati tunnustatud ajakirjas Loodus avaldati, tähistab antiainest valmistatud kvantbiti (qubit) esimest realiseerimist.

Antiprootonite mass on prootonitega sama, kuid neil on vastupidised elektrilaengud. Nende osakeste pöörlemine käitub nagu pisikesed varrasmagnetid, mis on suunatud kahes suunas. Nende osakeste magnetmomendi täpne mõõtmine pole mitte ainult teoreetiliselt huvitav, vaid ka kvantmõõtmistehnoloogia jaoks ülioluline. Selle saavutamiseks kasutas BASE koostöö antiprootonite käitumise analüüsimiseks "koherentse spin-kvant-siirdespektroskoopia" meetodit.

CPT sümmeetria ja selle tähendus

Selle uurimistöö taustaks on CPT sümmeetria testimine, mis on aine ja antiaine interaktsioonide keskmes. CPT sümmeetria eeldab, et aine ja antiaine käituvad võrdselt. Vaatamata sellele sümmeetriale koosneb vaadeldav universum peaaegu täielikult ainest, mis seletab asümmeetria nähtust.

BASE koostöö demonstreeris edukalt ühe antiprootoni pöörlemise üleminekut, saavutades koherentsusaja 50 sekundit. Need antiprootonid luuakse CERNi antiainetehases (AMF) ja neid hoitakse Penningi lõksudes. Viimastel aastatel on tehtud märkimisväärseid edusamme, et antiprootoni magnetmomenti saab nüüd määrata suurema täpsusega.

Uurimisperspektiivid

Uus süsteem nimega BASE-STEP on ette nähtud antiprootonite transportimiseks täppislaboritesse, kus taotletakse pikemaid spinni koherentsiaega ja suuremat mõõtmistäpsust. 2012. aastal asutatud ja Düsseldorfi Heinrich Heine ülikooli prof dr Stefan Ulmeri juhitud BASE koostöö hõlmab rahvusvahelisi uurimisinstituute, sealhulgas RIKEN, CERN ja Max Plancki instituut.

Lisaks murrangulistele kogemustele antiprootonitega on BASE teadlased uurinud aine ja antiaine reaktsiooni gravitatsioonile. Nad võrdlesid antiprootonite ja prootonite laengu ja massi suhet ning tegid aine ja antiaine kellade abil täpseid mõõtmisi. Need katsed näitasid, et sagedusanomaaliaid ei esinenud, mis kinnitab mõlema süsteemi nõrga samaväärsuse põhimõtte kehtivust.

Need arengud aitavad süvendada meie arusaamist meie universumist ja võivad anda olulisi vihjeid osakeste füüsika põhiliste sümmeetriliste seaduste kohta. Aine ja antiaine reaktsioonide võrdlemine gravitatsiooni kontekstis on tulevikuteaduse jaoks endiselt peamine väljakutse ja põnev uurimisvaldkond.

Lisateavet BASE koostöö tulemuste kohta leiate veebisaidilt Teadus Internetis ja Max Plancki instituut loe üles.