Revoluție în cercetarea antimateriei: s-a descoperit Qubit făcut din antiprotoni!

Revoluție în cercetarea antimateriei: s-a descoperit Qubit făcut din antiprotoni!

Colaborarea BASE de la CERN din Geneva a realizat o descoperire remarcabilă în cercetarea antimateriei. Pentru prima dată, un singur antiproton ar putea fi controlat între două stări cuantice de spin timp de aproape un minut. Acest studiu, publicat în renumitul jurnal Natură a fost publicat, marchează prima realizare a unui bit cuantic (qubit) format din antimaterie.

Antiprotonii au aceeași masă ca protonii, dar au sarcini electrice opuse. Rotirea acestor particule se comportă ca niște magneți minuscule care indică în două direcții. Măsurarea precisă a momentului magnetic al acestor particule nu este doar de interes teoretic, ci și crucială pentru tehnologia de măsurare cuantică. Pentru a realiza acest lucru, colaborarea BASE a folosit metoda „spectroscopiei de tranziție cuantică de spin coerent” pentru a analiza comportamentul antiprotonilor.

Simetria CPT și semnificația acesteia

Fundalul acestei cercetări este testarea simetriei CPT, care este esențială pentru interacțiunile materie-antimaterie. Simetria CPT necesită ca materia și antimateria să se comporte în mod egal. În ciuda acestei simetrii, universul observabil este aproape în întregime alcătuit din materie, ceea ce explică fenomenul de asimetrie.

Colaborarea BASE a demonstrat cu succes tranziția de spin la un singur antiproton, realizând un timp de coerență de 50 de secunde. Acești antiprotoni sunt creați în Fabrica de Antimaterie (AMF) a CERN și stocați în capcane Penning. În ultimii ani, s-au făcut progrese semnificative, astfel încât momentul magnetic al antiprotonului poate fi determinat acum cu o precizie mai mare.

Perspective de cercetare

Un nou sistem numit BASE-STEP are scopul de a transporta antiprotoni la laboratoare de precizie unde se caută timpi mai mari de coerență a spinării și o precizie sporită a măsurătorilor. Colaborarea BASE, fondată în 2012 și condusă de Prof. Dr. Stefan Ulmer de la Universitatea Heinrich Heine Düsseldorf, include institute internaționale de cercetare, inclusiv RIKEN, CERN și Institutul Max Planck.

Pe lângă experiențele inovatoare cu antiprotoni, oamenii de știință de la BASE au studiat răspunsul materiei și antimateriei la gravitație. Ei au comparat raporturile sarcină-masă ale antiprotonilor și protonilor și au făcut măsurători precise folosind ceasurile materiei și antimateriei. Aceste experimente au arătat că nu au apărut anomalii de frecvență, confirmând validitatea principiului echivalenței slabe pentru ambele sisteme.

Aceste evoluții ajută la aprofundarea înțelegerii noastre despre universul nostru și ar putea oferi indicii esențiale pentru legile simetrice fundamentale ale fizicii particulelor. Compararea reacțiilor materiei și antimateriei în contextul gravitației rămâne o provocare cheie și un domeniu fascinant de cercetare pentru știința viitoare.

Mai multe informații despre rezultatele colaborării BASE pot fi găsite pe site-ul web al Știința Online şi Institutul Max Planck citeste.