Квантовый бит, изготовленный из антиматерии, создан учеными впервые

Новости МирТесен

Ученые из Европейской организации ядерных исследований (CERN) провели первоначальный анализ частицы антиматерии, находящейся в квантовом состоянии суперпозиции. Данное достижение не только расширяет технологические возможности, но и может способствовать пониманию дисбаланса между материей и антиматерией во Вселенной, который предотвратил полное взаимное уничтожение вещества сразу после Большого взрыва.

Исследователи из коллаборации BASE удерживали антипротон – аналог протона в антиматерии – с помощью электромагнитных ловушек, стремясь максимально снизить внешние факторы, способные дестабилизировать его квантовое состояние. В течение полуминуты ученые фиксировали колебания частицы, находящейся в неопределенном состоянии спина.

«Это первый в истории квантовый бит из антиматерии«, — заявил физик CERN Штефан Ульмер. Он отметил, что ключевое значение этого достижения заключается в потенциальной возможности в будущем проводить измерения магнитных моментов антипротонов с точностью, которая будет в 10–100 раз выше, чем текущая.

Современные физические модели предполагают, что Большой взрыв породил одинаковое количество материи и антиматерии, которые впоследствии должны были аннигилировать. Однако существование нашей Вселенной свидетельствует о наличии между ними фундаментальной разницы, которая пока не выявлена наукой.

Эксперимент BASE преследует цель выявления этой разницы посредством сопоставления характеристик протонов и антипротонов, в особенности их спинов – внутренних свойств, определяющих поведение частиц как микроскопических магнитов. На предыдущем этапе исследователи достигли точности 1,5 частей на миллиард при измерении магнитного момента антипротона, однако он по-прежнему оказался идентичен моменту протона.

Основное затруднение заключается в высокой чувствительности квантовых состояний к воздействию внешних факторов. Для минимизации помех и увеличения времени пребывания антипротонов в состоянии суперпозиции до 50 секунд, что является новым достижением, установка BASE была усовершенствована.

Благодаря разрабатываемой в CERN новой системе транспортировки антиматерии BASE-STEP, этот показатель в перспективе может быть увеличен. Система позволит перемещать антипротоны в специализированные лаборатории с минимальными помехами, что существенно улучшит точность измерений.

«После завершения развертывания нашей новой системы, время когерентности спинов увеличится в десять раз по сравнению с результатами текущих экспериментов, что станет значительным достижением в области изучения антиматерии «, — подчеркнула физик из CERN Барбара Латач.

Результаты исследования опубликованы в журнале .