Avanço na pesquisa de antimatéria: descoberto Qubit feito de antiprótons!

Avanço na pesquisa de antimatéria: descoberto Qubit feito de antiprótons!

A colaboração BASE no CERN em Genebra alcançou um avanço notável na investigação da antimatéria. Pela primeira vez, um único antipróton poderia ser controlado entre dois estados quânticos de spin por quase um minuto. Este estudo, publicado na renomada revista Natureza foi publicado, marca a primeira realização de um bit quântico (qubit) feito de antimatéria.

Os antiprótons têm a mesma massa dos prótons, mas têm cargas elétricas opostas. A rotação dessas partículas se comporta como pequenas barras magnéticas que apontam em duas direções. Medir com precisão o momento magnético dessas partículas não é apenas de interesse teórico, mas também crucial para a tecnologia de medição quântica. Para conseguir isso, a colaboração BASE utilizou o método de “espectroscopia de transição quântica de spin coerente” para analisar o comportamento dos antiprótons.

Simetria CPT e seu significado

O pano de fundo desta pesquisa é testar a simetria CPT, que é central para as interações matéria-antimatéria. A simetria CPT exige que matéria e antimatéria se comportem igualmente. Apesar desta simetria, o universo observável é quase inteiramente constituído por matéria, o que explica o fenómeno da assimetria.

A colaboração BASE demonstrou com sucesso a transição de spin num único antipróton, alcançando um tempo de coerência de 50 segundos. Esses antiprótons são criados na Fábrica de Antimatéria (AMF) do CERN e armazenados em armadilhas Penning. Nos últimos anos, foram feitos progressos significativos para que o momento magnético do antipróton possa agora ser determinado com maior precisão.

Perspectivas de pesquisa

Um novo sistema denominado BASE-STEP destina-se a transportar antiprótons para laboratórios de precisão onde se buscam tempos de coerência de spin mais longos e maior precisão de medição. A colaboração BASE, fundada em 2012 e liderada pelo Prof. Stefan Ulmer da Heinrich Heine University Düsseldorf, inclui institutos de pesquisa internacionais, incluindo RIKEN, CERN e o Instituto Max Planck.

Além de experiências inovadoras com antiprótons, os cientistas da BASE estudaram a resposta da matéria e da antimatéria à gravidade. Eles compararam as razões carga/massa de antiprótons e prótons e fizeram medições precisas usando os relógios de matéria e antimatéria. Estas experiências revelaram que não ocorreram anomalias de frequência, confirmando a validade do princípio de equivalência fraca para ambos os sistemas.

Estes desenvolvimentos ajudam a aprofundar a nossa compreensão do nosso universo e podem fornecer pistas essenciais para as leis simétricas fundamentais da física de partículas. Comparar as reações da matéria e da antimatéria no contexto da gravidade continua a ser um desafio fundamental e um campo de investigação fascinante para a ciência futura.

Mais informações sobre os resultados da colaboração BASE podem ser encontradas no site da Ciência on-line e Instituto Max Planck leia.