Proveržis antimedžiagos tyrimuose: atrastas iš antiprotonų pagamintas kubitas!

Proveržis antimedžiagos tyrimuose: atrastas iš antiprotonų pagamintas kubitas!

BASE bendradarbiavimas CERN Ženevoje pasiekė nepaprastą proveržį antimedžiagų tyrimų srityje. Pirmą kartą vienas antiprotonas galėjo būti valdomas tarp dviejų sukimosi kvantinių būsenų beveik minutę. Šis tyrimas, paskelbtas žinomame žurnale Gamta buvo paskelbtas, žymi pirmąjį kvantinio bito (kubito), pagaminto iš antimedžiagos, realizavimą.

Antiprotonai turi tokią pat masę kaip protonai, tačiau turi priešingus elektros krūvius. Šių dalelių sukimasis elgiasi kaip maži strypiniai magnetai, nukreipti dviem kryptimis. Tikslus šių dalelių magnetinio momento matavimas yra ne tik teorinis interesas, bet ir labai svarbus kvantinių matavimų technologijai. Norėdami tai pasiekti, BASE bendradarbiavimas naudojo „koherentinės sukinio kvantinės perėjimo spektroskopijos“ metodą, kad išanalizuoti antiprotonų elgesį.

CPT simetrija ir jos reikšmė

Šio tyrimo tikslas yra patikrinti CPT simetriją, kuri yra pagrindinė materijos ir antimedžiagos sąveika. CPT simetrija reikalauja, kad materija ir antimedžiaga elgtųsi vienodai. Nepaisant šios simetrijos, stebima visata beveik visiškai sudaryta iš materijos, o tai paaiškina asimetrijos reiškinį.

BASE bendradarbiavimas sėkmingai parodė sukimosi perėjimą prie vieno antiprotono, pasiekęs 50 sekundžių darnos laiką. Šie antiprotonai yra sukurti CERN antimedžiagų gamykloje (AMF) ir saugomi Penningo spąstuose. Pastaraisiais metais buvo padaryta didelė pažanga, kad dabar antiprotono magnetinį momentą būtų galima nustatyti tiksliau.

Tyrimo perspektyvos

Nauja sistema, pavadinta BASE-STEP, skirta transportuoti antiprotonus į tikslias laboratorijas, kuriose siekiama ilgesnio sukimosi koherentiškumo laiko ir didesnio matavimo tikslumo. BASE bendradarbiavimas, įkurtas 2012 m. ir vadovaujamas prof. dr. Stefan Ulmer iš Diuseldorfo Heinricho Heine universiteto, apima tarptautinius tyrimų institutus, įskaitant RIKEN, CERN ir Max Planck institutą.

Be novatoriškos patirties su antiprotonais, BASE mokslininkai ištyrė materijos ir antimedžiagos reakciją į gravitaciją. Jie palygino antiprotonų ir protonų krūvio ir masės santykį ir atliko tikslius matavimus naudodami materijos ir antimedžiagos laikrodžius. Šie eksperimentai atskleidė, kad dažnių anomalijų nepasitaikė, o tai patvirtina silpno ekvivalentiškumo principo pagrįstumą abiem sistemoms.

Šie pokyčiai padeda gilinti mūsų supratimą apie mūsų visatą ir gali suteikti esminių užuominų apie pagrindinius simetriškus dalelių fizikos dėsnius. Materijos ir antimedžiagos reakcijų palyginimas gravitacijos kontekste tebėra pagrindinis iššūkis ir patraukli ateities mokslo tyrimų sritis.

Daugiau informacijos apie BASE bendradarbiavimo rezultatus galima rasti interneto svetainėje Mokslas internete ir Maxo Plancko institutas perskaityti.