Prelom vo výskume antihmoty: Objavený Qubit vyrobený z antiprotónov!

Prelom vo výskume antihmoty: Objavený Qubit vyrobený z antiprotónov!

Spolupráca BASE v CERN v Ženeve dosiahla pozoruhodný prelom vo výskume antihmoty. Prvýkrát mohol byť jeden antiprotón kontrolovaný medzi dvoma spinovými kvantovými stavmi takmer minútu. Táto štúdia bola publikovaná v renomovanom časopise Príroda bol publikovaný, predstavuje prvú realizáciu kvantového bitu (qubit) vyrobeného z antihmoty.

Antiprotóny majú rovnakú hmotnosť ako protóny, ale majú opačné elektrické náboje. Rotácia týchto častíc sa správa ako malé tyčové magnety, ktoré ukazujú v dvoch smeroch. Presné meranie magnetického momentu týchto častíc je nielen teoretické, ale aj kľúčové pre technológiu kvantového merania. Na dosiahnutie tohto cieľa spolupráca BASE použila metódu „koherentnej spinovej kvantovej prechodovej spektroskopie“ na analýzu správania antiprotónov.

CPT symetria a jej význam

Základom tohto výskumu je testovanie symetrie CPT, ktorá je ústredným prvkom interakcií hmoty a antihmoty. CPT symetria vyžaduje, aby sa hmota a antihmota správali rovnako. Napriek tejto symetrii je pozorovateľný vesmír takmer celý tvorený hmotou, čo vysvetľuje jav asymetrie.

Spolupráca BASE úspešne demonštrovala spinový prechod na jedinom antiprotóne, čím sa dosiahol koherentný čas 50 sekúnd. Tieto antiprotóny vznikajú v CERN-e v továrni na antihmotu (AMF) a uchovávajú sa v Penningových pasciach. V posledných rokoch sa dosiahol významný pokrok, takže magnetický moment antiprotónu možno teraz určiť s väčšou presnosťou.

Perspektívy výskumu

Nový systém s názvom BASE-STEP je určený na prepravu antiprotónov do presných laboratórií, kde sa hľadajú dlhšie časy koherencie rotácie a zvýšená presnosť merania. Spolupráca BASE, založená v roku 2012 a vedená Prof. Dr. Stefanom Ulmerom z Univerzity Heinricha Heineho v Düsseldorfe, zahŕňa medzinárodné výskumné ústavy vrátane RIKEN, CERN a Inštitút Maxa Plancka.

Vedci z BASE okrem prelomových skúseností s antiprotónmi skúmali aj reakciu hmoty a antihmoty na gravitáciu. Porovnali pomer náboja k hmotnosti antiprotónov a protónov a urobili presné merania pomocou hodín hmoty a antihmoty. Tieto experimenty odhalili, že sa nevyskytli žiadne frekvenčné anomálie, čo potvrdilo platnosť princípu slabej ekvivalencie pre oba systémy.

Tento vývoj pomáha prehĺbiť naše chápanie nášho vesmíru a môže poskytnúť základné vodítka k základným symetrickým zákonom časticovej fyziky. Porovnávanie reakcií hmoty a antihmoty v kontexte gravitácie zostáva kľúčovou výzvou a fascinujúcou oblasťou výskumu pre budúcu vedu.

Ďalšie informácie o výsledkoch spolupráce BASE možno nájsť na webovej stránke spoločnosti Veda online a Inštitút Maxa Plancka prečítať si.