Scoperta nella ricerca sull’antimateria: scoperto Qubit fatto di antiprotoni!

Scoperta nella ricerca sull’antimateria: scoperto Qubit fatto di antiprotoni!

La collaborazione BASE al CERN di Ginevra ha raggiunto un notevole passo avanti nella ricerca sull’antimateria. Per la prima volta, un singolo antiprotone potrebbe essere controllato tra due stati quantistici di spin per quasi un minuto. Questo studio, pubblicato sulla rinomata rivista Natura è stato pubblicato, segna la prima realizzazione di un bit quantistico (qubit) fatto di antimateria.

Gli antiprotoni hanno la stessa massa dei protoni ma hanno cariche elettriche opposte. La rotazione di queste particelle si comporta come una piccola barra magnetica che punta in due direzioni. Misurare con precisione il momento magnetico di queste particelle non è solo di interesse teorico, ma è anche fondamentale per la tecnologia di misurazione quantistica. Per raggiungere questo obiettivo, la collaborazione BASE ha utilizzato il metodo della “spettroscopia di transizione quantistica con spin coerente” per analizzare il comportamento degli antiprotoni.

Simmetria CPT e suo significato

Lo scopo di questa ricerca è testare la simmetria CPT, che è fondamentale per le interazioni materia-antimateria. La simmetria CPT richiede che materia e antimateria si comportino allo stesso modo. Nonostante questa simmetria, l'universo osservabile è quasi interamente costituito da materia, il che spiega il fenomeno dell'asimmetria.

La collaborazione BASE ha dimostrato con successo la transizione dello spin in un singolo antiprotone, ottenendo un tempo di coerenza di 50 secondi. Questi antiprotoni vengono creati nella Antimatter Factory (AMF) del CERN e immagazzinati nelle trappole di Penning. Negli ultimi anni sono stati fatti progressi significativi tanto che il momento magnetico dell’antiprotone può ora essere determinato con maggiore precisione.

Prospettive di ricerca

Un nuovo sistema chiamato BASE-STEP è destinato a trasportare antiprotoni verso laboratori di precisione dove si ricercano tempi di coerenza di spin più lunghi e una maggiore precisione di misurazione. La collaborazione BASE, fondata nel 2012 e guidata dal Prof. Dr. Stefan Ulmer dell'Università Heinrich Heine di Düsseldorf, comprende istituti di ricerca internazionali, tra cui RIKEN, CERN e l'Istituto Max Planck.

Oltre alle esperienze rivoluzionarie con gli antiprotoni, gli scienziati BASE hanno studiato la risposta della materia e dell'antimateria alla gravità. Hanno confrontato i rapporti carica-massa degli antiprotoni e dei protoni e hanno effettuato misurazioni precise utilizzando gli orologi della materia e dell'antimateria. Questi esperimenti hanno rivelato che non si sono verificate anomalie di frequenza, confermando la validità del principio di equivalenza debole per entrambi i sistemi.

Questi sviluppi aiutano ad approfondire la nostra comprensione del nostro universo e potrebbero fornire indizi essenziali sulle leggi simmetriche fondamentali della fisica delle particelle. Confrontare le reazioni della materia e dell’antimateria nel contesto della gravità rimane una sfida chiave e un affascinante campo di ricerca per la scienza futura.

Ulteriori informazioni sui risultati della collaborazione BASE possono essere trovate sul sito web di Scienza in linea E Istituto Max Planck leggi.