Preboj v raziskavah antimaterije: odkrit Qubit iz antiprotonov!

Preboj v raziskavah antimaterije: odkrit Qubit iz antiprotonov!

Sodelovanje BASE v CERN-u v Ženevi je doseglo izjemen preboj v raziskavah antimaterije. Prvič je bilo mogoče en sam antiproton nadzorovati med dvema spinskima kvantnima stanjema skoraj minuto. Ta študija, objavljena v priznani reviji Narava je bil objavljen, označuje prvo realizacijo kvantnega bita (qubit), narejenega iz antimaterije.

Antiprotoni imajo enako maso kot protoni, vendar imajo nasprotne električne naboje. Vrtenje teh delcev se obnaša kot majhni palični magneti, ki so usmerjeni v dve smeri. Natančno merjenje magnetnega momenta teh delcev ni le teoretičnega pomena, temveč tudi ključnega pomena za kvantno merilno tehnologijo. Da bi to dosegli, je sodelovanje BASE uporabilo metodo "koherentne spin kvantne prehodne spektroskopije" za analizo obnašanja antiprotonov.

CPT simetrija in njen pomen

Ozadje te raziskave je testiranje simetrije CPT, ki je osrednjega pomena za interakcije med snovjo in antimaterijo. CPT simetrija zahteva, da se materija in antimaterija obnašata enako. Kljub tej simetriji je opazljivo vesolje skoraj v celoti sestavljeno iz snovi, kar pojasnjuje pojav asimetrije.

Sodelovanje BASE je uspešno pokazalo vrtilni prehod pri enem samem antiprotonu in doseglo koherentni čas 50 sekund. Ti antiprotoni so ustvarjeni v CERN-ovi tovarni antimaterije (AMF) in shranjeni v Penningovih pasteh. V zadnjih letih je bil dosežen pomemben napredek, tako da je magnetni moment antiprotona zdaj mogoče določiti z večjo natančnostjo.

Raziskovalne perspektive

Nov sistem, imenovan BASE-STEP, je namenjen transportu antiprotonov v precizne laboratorije, kjer se zahtevajo daljši koherenčni časi vrtenja in večja natančnost merjenja. Sodelovanje BASE, ki je bilo ustanovljeno leta 2012 in ga vodi prof. dr. Stefan Ulmer z Univerze Heinrich Heine Düsseldorf, vključuje mednarodne raziskovalne inštitute, vključno z RIKEN, CERN in Max Planck Institute.

Poleg prelomnih izkušenj z antiprotoni so znanstveniki BASE proučevali odziv snovi in ​​antimaterije na gravitacijo. Primerjali so razmerja med nabojem in maso antiprotonov in protonov ter izvedli natančne meritve z uporabo ur snovi in ​​antimaterije. Ti poskusi so pokazali, da ni prišlo do nobenih frekvenčnih anomalij, kar je potrdilo veljavnost načela šibke enakovrednosti za oba sistema.

Ti dogodki pomagajo poglobiti naše razumevanje našega vesolja in bi lahko zagotovili bistvene namige za temeljne simetrične zakone fizike delcev. Primerjava reakcij snovi in ​​antimaterije v kontekstu gravitacije ostaja ključni izziv in fascinantno raziskovalno področje za znanost prihodnosti.

Dodatne informacije o rezultatih sodelovanja BASE najdete na spletni strani Znanost na spletu in Inštitut Maxa Plancka preberi.