Cercetătorii de la CERN au reușit o performanță istorică în fizica particulelor. Mai exact, au creat primul „qubit” realizat din antimaterie. Folosind un antiproton, oamenii de știință din cadrul colaborării internaționale BASE ((Baryon Antibaryon Symmetry Experiment)) au păstrat particula într-o stare de superpoziție cuantică timp de aproape un minut, o reușită fără precedent, cu implicații importante pentru studiul diferențelor dintre materie și antimaterie, anunță Space.com.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Deși nu va fi folosit în computere cuantice, acest qubit va permite testarea unora dintre cele mai mari mistere ale fizicii. Cercetătorii speră să afle, printre altele, de ce universul este alcătuit aproape exclusiv din materie, deși teoria clasică arată că Big Bang-ul ar fi trebuit să creeze materie și antimaterie în cantități egale.
„Este o realizare esențială care ne deschide calea către experimente de o precizie fără precedent în fizica antimateriei”, a declarat Stefan Ulmer, coordonatorul proiectului BASE și cercetător la Institutul RIKEN din Japonia.
Ce este un qubit din antimaterie
Qubiții sunt unitățile de bază ale calculului cuantic, versiuni cuantice ale bitului clasic, capabile să se afle simultan în mai multe stări. În cazul de față, fizicienii au reușit să păstreze un singur antiproton într-o superpoziție între două stări de spin (1/2 și –1/2) timp de 50 de secunde, un record pentru orice particulă de antimaterie.
Aceasta nu este o reușită minoră. Antimateria se anihilează instantaneu când intră în contact cu materia obișnuită, eliberând energie sub formă de radiații gamma. Pentru a o manipula, echipa BASE a folosit capcane Penning , dispozitive electromagnetice care pot izola și controla particule încărcate electric, precum antiprotonii.
Ce este antimateria?
Pentru fiecare particulă cunoscută, electron, proton, neutron, există o „soră geamănă” cu aceleași caracteristici, dar cu sarcină electrică opusă. Acestea sunt particulele de antimaterie. De exemplu, un proton are sarcină electrică pozitivă, iar antiprotonul, negativă. Cu toate acestea, ele au aceeași masă.
Problema este că, atunci când o particulă de materie se întâlnește cu una de antimaterie, ele se anihilează reciproc și eliberează energie. Tocmai de aceea, antimateria nu poate fi păstrată ușor, trebuie izolată complet de orice contact cu materia obișnuită.
De ce contează acest experiment
Diferențele dintre materie și antimaterie sunt încă unul dintre cele mai mari mistere ale fizicii moderne. Teoria simetriei CPT (sarcină, paritate, timp) spune că o particulă și antiparticula sa ar trebui să se comporte identic în raport cu legile fizicii. Dar realitatea universului, dominat de materie, sugerează o posibilă asimetrie subtilă încă nedescoperită.
Echipa BASE a arătat deja că protonii și antiprotonii au, până la nivel de una la un miliard, același moment magnetic. Acum, cu ajutorul noului qubit din antimaterie, cercetătorii speră să depisteze orice abateri minuscule care ar putea explica lipsa antimateriei din cosmos.
„Această tehnologie ne va permite să efectuăm măsurători ale momentului magnetic al antiprotonului cu o precizie de 10 până la 100 de ori mai mare decât înainte”, a spus Ulmer.
Viitorul antimateriei: portabilitate și precizie
În prezent, aceste experimente au loc exclusiv la CERN, unde antimateria este produsă prin coliziuni de înaltă energie în acceleratorul LHC. Dar următorul pas este proiectul BASE-STEP, un sistem portabil care va permite transportul antiprotonilor în laboratoare specializate, departe de fluctuațiile electromagnetice ale mediului înconjurător.
„Sperăm ca noul sistem să prelungească durata de coerență cuantică a spinului cu un factor de zece față de experimentele actuale”, a declarat Barbara Latacz, autoarea principală a studiului publicat în revista Nature.
