Los científicos del CERN han analizado una partícula de antimateria aislado en un estado cuántico indeciso conocido como superposición por primera vez.
Mientras que el comportamiento cuántico de la materia ordinaria se ha estudiado ampliamente e incluso se ha utilizado como base de computadoras cuánticas en el forma de qubitsel avance va mucho más allá de las aplicaciones tecnológicas, lo que puede ayudar a los físicos a comprender por qué incluso existimos hoy.
El equipo suspendió un antiprotón, la contraparte de la antimateria del protón, en un sistema de trampas electromagnéticas, y suprimió la interferencia ambiental que se metería con el delicado estado cuántico de la partícula.
Mientras que en un desenfoque indeciso de una propiedad conocida como giro, la partícula se colocó cuidadosamente en la oscilación y se midió durante un período de 50 segundos.
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“Esto representa el primer qubit de antimateria”, dice Stefan Ulmerun físico con la colaboración base del CERN. “Lo más importante es que ayudará a basar mediciones en el momento antiproton en futuros experimentos con una precisión mejorada de 10 a 100 veces”.
Esos futuros experimentos podrían ayudar a revelar más diferencias entre la materia y la antimateria, lo que a su vez podría responder a la pregunta fundamental de cómo sobrevivimos a un apocalipsis antimateria Eso, según los modelos de física actuales, debería haber aniquilado todo el asunto hace miles de millones de años.
En términos simples, teóricamente no debería haber diferencia entre la materia y la antimateria, excepto que las partículas tienen la carga opuesta a sus respectivas contrapartes. Si ese fuera el caso, sin embargo, el Big Bang debería haber creado ambos en cantidades iguales, lo que habría se cancelaron entre sídejando al universo un lugar muy vacío por ahora.
El hecho de que estemos aquí para reflexionar sobre la pregunta muestra que la física debe tratar la materia y la antimateria de manera diferente en otro aspecto también. Varios experimentos han comenzado a descubrir pistas de esta asimetríapero el grado de diferencia encontrado hasta ahora todavía no puede explicar la discrepancia.
El experimento base en el CERN está buscando esa discrepancia en protones y antiprotones al comparar cómo se comportan sus estados de espín en condiciones similares. El giro es una propiedad intrínseca de partículas subatómicas que les hace actuar como pequeños imanes.
Las corridas base anteriores han medido el momento magnético del antiprotón a una precisión de 1.5 partes por mil millones. Pero frustrantemente, incluso en ese nivel, sigue siendo consistente con el del protón regular.
Parte del problema es que los estados cuánticos son muy sensibles a la interferencia de su entorno, por lo que es difícil mantener los antiprotones en una superposición lo suficiente como para estudiar sus propiedades de cerca.
Base ahora ha sufrido una serie de actualizaciones para reducir este ruido de fondo, aislar las partículas y permitir que las partículas se balanceen en un desenfoque cuántico para un registro de 50 segundos.
Y esto pronto podría extenderse aún más. Normalmente, la antimateria no se puede mover muy lejos de donde se crea; después de todo, simplemente parpadeará de la existencia si toca un contenedor hecho de materia regular.
CERN ha estado probando un nuevo sistema para Transporte de antimateriallamado Base-Step, que eventualmente podría permitir que las cosas extrañas se trasladen a instalaciones especializadas que suprimen o incluso eliminan el ruido de fondo.
Y es en estos experimentos ultrafulios que finalmente podríamos escuchar las respuestas susurradas a una de las preguntas más profundas de la física.
“Una vez que está completamente operativo, nuestro nuevo sistema de trampa de vía de precisión fuera de línea, que se suministrará con antiprotones transportados por paso base, podría permitirnos lograr tiempos de coherencia de giro, tal vez incluso diez veces más que en los experimentos actuales, lo que será un cambiador de juego para la investigación antimaterial biográfica”. dice La física del CERN Barbara Latacz.
La investigación fue publicada en la revista Naturaleza.