Proboj u istraživanju antimaterije: Otkriven Qubit napravljen od antiprotona!

Proboj u istraživanju antimaterije: Otkriven Qubit napravljen od antiprotona!

Suradnja BASE u CERN-u u Ženevi postigla je izvanredan napredak u istraživanju antimaterije. Po prvi put, jedan antiproton se mogao kontrolirati između dva kvantna stanja spina gotovo jednu minutu. Ova studija, objavljena u renomiranom časopisu Priroda je objavljen, označava prvu realizaciju kvantnog bita (qubit) napravljenog od antimaterije.

Antiprotoni imaju istu masu kao protoni, ali imaju suprotne električne naboje. Okretanje ovih čestica ponaša se poput sićušnih šipkastih magneta koji su usmjereni u dva smjera. Upravo mjerenje magnetskog momenta ovih čestica nije samo od teorijskog interesa, već je i ključno za tehnologiju kvantnog mjerenja. Kako bi se to postiglo, BASE kolaboracija koristila je metodu "koherentne spinske kvantne prijelazne spektroskopije" za analizu ponašanja antiprotona.

CPT simetrija i njezino značenje

Pozadina ovog istraživanja je testiranje CPT simetrije, koja je ključna za interakcije materije i antimaterije. CPT simetrija zahtijeva da se materija i antimaterija ponašaju jednako. Unatoč toj simetriji, vidljivi svemir gotovo je u potpunosti sastavljen od materije, što objašnjava fenomen asimetrije.

Suradnja BASE uspješno je demonstrirala prijelaz spina na jednom antiprotonu, postigavši ​​vrijeme koherencije od 50 sekundi. Ovi antiprotoni nastaju u CERN-ovoj tvornici antimaterije (AMF) i pohranjuju se u Penningovim zamkama. Posljednjih godina postignut je značajan napredak tako da se magnetski moment antiprotona sada može odrediti s većom preciznošću.

Perspektive istraživanja

Novi sustav nazvan BASE-STEP namijenjen je prijenosu antiprotona u precizne laboratorije gdje se traže duža vremena koherencije spina i veća točnost mjerenja. Suradnja BASE, osnovana 2012. godine, koju vodi prof. dr. Stefan Ulmer sa Sveučilišta Heinrich Heine u Düsseldorfu, uključuje međunarodne istraživačke institute, uključujući RIKEN, CERN i Institut Max Planck.

Uz revolucionarna iskustva s antiprotonima, znanstvenici BASE proučavali su odgovor materije i antimaterije na gravitaciju. Usporedili su omjere naboja i mase antiprotona i protona i izvršili precizna mjerenja pomoću satova materije i antimaterije. Ovi eksperimenti su otkrili da nije došlo do anomalija frekvencije, potvrđujući valjanost načela slabe ekvivalencije za oba sustava.

Ovi razvoji pomažu produbiti naše razumijevanje našeg svemira i mogli bi pružiti bitne tragove temeljnim simetričnim zakonima fizike čestica. Usporedba reakcija materije i antimaterije u kontekstu gravitacije ostaje ključni izazov i fascinantno polje istraživanja za buduću znanost.

Više informacija o rezultatima BASE suradnje možete pronaći na web stranici Znanost na mreži i Institut Max Planck pročitaj gore.