Izrāviens antimatērijas izpētē: atklāts no antiprotoniem izgatavots kubits!

Izrāviens antimatērijas izpētē: atklāts no antiprotoniem izgatavots kubits!

BASE sadarbība CERN Ženēvā ir panākusi ievērojamu izrāvienu antimateriālu izpētē. Pirmo reizi vienu antiprotonu varēja kontrolēt starp diviem griešanās kvantu stāvokļiem gandrīz minūti. Šis pētījums publicēts slavenajā žurnālā Daba tika publicēts, iezīmē pirmo kvantu bitu (kubitu), kas izgatavots no antimatērijas, realizāciju.

Antiprotoniem ir tāda pati masa kā protoniem, bet tiem ir pretēji elektriskie lādiņi. Šo daļiņu griešanās darbojas kā mazi stieņu magnēti, kas ir vērsti divos virzienos. Precīza šo daļiņu magnētiskā momenta mērīšana ir ne tikai teorētiska interese, bet arī būtiska kvantu mērīšanas tehnoloģijai. Lai to panāktu, BASE sadarbība izmantoja "koherentās spin kvantu pārejas spektroskopijas" metodi, lai analizētu antiprotonu uzvedību.

CPT simetrija un tās nozīme

Šī pētījuma pamatā ir CPT simetrijas pārbaude, kas ir būtiska matērijas un antimateriāla mijiedarbībai. CPT simetrija prasa, lai matērija un antimateriāls darbotos vienādi. Neskatoties uz šo simetriju, novērojamais Visums gandrīz pilnībā sastāv no matērijas, kas izskaidro asimetrijas fenomenu.

BASE sadarbība veiksmīgi demonstrēja griešanās pāreju pie viena antiprotona, panākot koherences laiku 50 sekundes. Šie antiprotoni tiek izveidoti CERN Antimatter Factory (AMF) un tiek glabāti Penninga slazdos. Pēdējos gados ir panākts ievērojams progress, lai tagad antiprotona magnētisko momentu varētu noteikt ar lielāku precizitāti.

Pētījuma perspektīvas

Jauna sistēma ar nosaukumu BASE-STEP ir paredzēta antiprotonu transportēšanai uz precizitātes laboratorijām, kur tiek meklēti garāki griešanās koherences laiki un palielināta mērījumu precizitāte. BASE sadarbība, kas dibināta 2012. gadā un kuru vadīja profesors Dr. Stefans Ulmers no Diseldorfas Heinriha Heines universitātes, ietver starptautiskus pētniecības institūtus, tostarp RIKEN, CERN un Maksa Planka institūtu.

Papildus revolucionārajai pieredzei ar antiprotoniem BASE zinātnieki ir pētījuši matērijas un antimatērijas reakciju uz gravitāciju. Viņi salīdzināja antiprotonu un protonu lādiņa un masas attiecības un veica precīzus mērījumus, izmantojot matērijas un antimatērijas pulksteņus. Šie eksperimenti atklāja, ka nekādas frekvences anomālijas nenotika, apstiprinot vājās ekvivalences principa derīgumu abām sistēmām.

Šie notikumi palīdz padziļināt mūsu izpratni par mūsu Visumu un var sniegt būtiskas norādes uz elementārajiem simetriskiem daļiņu fizikas likumiem. Matērijas un antimatērijas reakciju salīdzināšana gravitācijas kontekstā joprojām ir galvenais izaicinājums un aizraujoša pētniecības joma nākotnes zinātnei.

Papildinformāciju par BASE sadarbības rezultātiem var atrast mājaslapā Zinātne tiešsaistē un Maksa Planka institūts izlasi.