En un avance en la investigación de antimateria, los científicos del CERN mantuvieron anti-protuberancias en estados oscilantes entre dos estados cuánticos diferentes durante casi un minuto mientras estaban atrapados.
Este logro, llevado a cabo bajo el experimento básico, presenta la demostración inicial de qubits o qubits de antimateria, allanando el camino para una comparación significativamente mejorada del comportamiento del material y las comparaciones de antimateria.
La demostración también allana el camino para una prueba sustancialmente mejorada de la simetría fundamental de la naturaleza.
¿Cómo se comportan los antiprotones?
Las partículas como los anti-Protones, que tienen la misma masa que los protones pero con cargas opuestas, se comportan como imanes de barra en miniatura que pueden «apuntar» en una de las dos direcciones dependiendo del giro mecánico cuántico subyacente.
La medición de estas llamadas volteas de momento magnético utilizando una técnica llamada espectroscopía de transición cuántica coherente es una herramienta poderosa en la detección cuántica y el procesamiento de la información.
También permite pruebas de alta precisión de las leyes fundamentales de la naturaleza, incluida la simetría del tiempo característico de la carga. Esta simetría es importante, y la antimateria antimateria se comporta de la misma manera. Esto está en conflicto con la observación de que la materia es mucho mayor que el antimateria del universo.
Conservación de transiciones coherentes cuánticas
Las partículas tienen propiedades cuánticas que van en contra de nuestro sentido común, como las propiedades que interfieren con sí mismas, como se demuestra en experimentos con hendidura doble. La interacción con el entorno circundante puede suprimir rápidamente estos efectos de interferencia a través de un proceso llamado densidad de inter-ko cuántica.
La conservación de la consistencia es esencial para controlar y rastrear la evolución de los sistemas cuánticos, como las transiciones entre los estados de espín de un solo anti-Proton.
Las transiciones cuánticas coherentes se han observado previamente en grandes colecciones de partículas e iones atrapados, pero hasta ahora no se han visto en un momento magnético nuclear libre.
Los investigadores del CERN lograron esto utilizando un sistema sofisticado de trampas electromagnéticas, dando a los antiprotones el «empuje» correcto en el momento correcto. Debido a las propiedades cuánticas de este swing, la broca antimateria spink puede incluso apuntar en una dirección diferente mientras no se observa.
Identifica los momentos magnéticos de protones y anttoprotones
En este experimento, estudiamos toneladas antifat producidas en la fábrica de antimateria de CERN, almacenados en trampas de encendido electromagnética y alimentados una por una en un segundo sistema de trampas múltiples, particularmente midiendo y modificando el estado de giro.
La ligera diferencia en su magnitud rompe la simetría de las propiedades de carga y se refiere a una nueva física más allá del modelo estándar de física de partículas.
«Esto representa el primer qubit antimateria, abriendo la posibilidad de aplicar un conjunto completo de espectroscopía consistente a sistemas de una sola materia y antimateria en experimentos de precisión», explica el portavoz básico Stephen Ulmer.
«Lo más importante, ayudará a realizar mediciones de momento anti-Protones en futuros experimentos con una precisión mejorada de 10-100 veces».
El futuro de la investigación de la antimateria
Aunque los qubits son componentes fundamentales de las computadoras cuánticas, permiten el almacenamiento de información a través de una superposición potencialmente infinita de cualquiera de los dos estados, así como de esos estados, es poco probable que los qubits antimateria demostrados por los conceptos básicos tengan un uso inmediato fuera de la física básica.
Se espera un salto aún mayor en la precisión de la medición anti-Protone utilizando un paso base diseñado para permitir que las antiparticciones atrapadas se transporten en el camino hacia un entorno magnético «medio» que una fábrica de antimateria.
«Cuando está completamente operativo, se alimenta a un nuevo sistema de trampa de precisión de precisión fuera de línea transportado en el paso base», dijo Barbara Rattz, quien dirigió el estudio.
«Esto podría lograr una coherencia de giro 10 veces más larga que los experimentos actuales. Esto sería un cambio de juego para la investigación de la antimateria de Baricinc».
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