CERN tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriFizik Barbara Latacz BASE təcrübəsində işləyir. Kredit: CERN

CERN-də BASE əməkdaşlığı antimaddə tədqiqatı üçün bir irəliləyiş olaraq, bir antiprotonu – bir protonun antimatter tərəfdarı – tələyə düşərkən demək olar ki, bir dəqiqə ərzində iki fərqli kvant vəziyyəti arasında rəvan hərəkətdə saxladı. Bu gün Nature jurnalında dərc olunan məqalədə bildirilən nailiyyət antimaddə kvant bitinin və ya qubitin ilk nümayişini qeyd edir və maddə ilə antimateriyanın davranışı arasında əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilmiş müqayisələrə yol açır.

Protonla eyni kütləə malik, lakin elektrik yükü ilə əks olan antiproton kimi hissəciklər , əsas kvant mexaniki spinindən asılı olaraq iki istiqamətdən birinə “nöqteyi-nəzər çəkə” bilən miniatür çubuqlu maqnitlər kimi davranırlar.

Koherent kvant keçid spektroskopiyası adlanan texnikadan istifadə edərək, bu sözdə maqnit momentlərinin fırlanma yolunun ölçülməsi kvant algılamasında və informasiyanın emalında güclü vasitədir . O, həmçinin yük-paritet-zaman simmetriyası da daxil olmaqla təbiətin əsas qanunlarını yüksək dəqiqliklə sınaqdan keçirməyə imkan verir. Bu simmetriya maddənin və antimaddənin eyni şəkildə davranmasına hökm edir ki, bu da maddənin kainatdakı antimatterdən xeyli üstün olması müşahidəsi ilə ziddiyyət təşkil edir.

Hissəciklər , ikiqat yarıq təcrübəsində nümayiş etdirildiyi kimi, özlərinə müdaxilə etmə xüsusiyyəti kimi sağlam düşüncəmizə zidd olan kvant xüsusiyyətlərinə malikdir . Ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqə kvant dekoherensliyi kimi tanınan bir proses vasitəsilə bu müdaxilə təsirlərini tez bir zamanda yatıra bilər . Bir antiprotonun spin vəziyyətləri arasında keçidlər kimi kvant sistemlərinin təkamülünü idarə etmək və izləmək üçün ardıcıllığın qorunması vacibdir.

Koherent kvant keçidləri əvvəllər böyük hissəciklər kolleksiyalarında və tələyə düşmüş ionlarda müşahidə olunsa da, fizika dərsliklərində ikincinin diqqətəlayiq şəkildə yer almasına baxmayaraq, onlar heç vaxt bircə sərbəst nüvə maqnit momenti üçün görülməmişdir. BASE əməkdaşlığı indi buna CERN-in antimaddə fabrikində nail olub.

Bəzi cəhətdən bu şücaəti uşağı oyun meydançasında yelləncəkdə itələməklə müqayisə etmək olar. Doğru təkanla, yelləncək mükəmməl bir ritmdə irəli və geri qövs edir. İndi təsəvvür edin ki, yelləncək hamar, idarə olunan bir ritmdə “yuxarı” və “aşağı” fırlanma halları arasında salınan tək bir qapalı antiprotondur.

BASE əməkdaşlığı buna antiprotona lazımi anda lazımi “itələmə” vermək üçün mürəkkəb elektromaqnit tələlər sistemindən istifadə edərək nail olub. Və bu yelləncək kvant xassələrinə malik olduğundan, antimaddə spin-qubit müşahidə edilmədikdə hətta eyni vaxtda müxtəlif istiqamətləri göstərə bilər.Eksperimental quraşdırma. Kredit: Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09323-1

BASE təcrübəsi CERN-in antimaddə fabrikində istehsal olunan antiprotonları elektromaqnit Penninq tələlərində saxlayaraq və digər şeylər arasında spin vəziyyətlərini ölçmək və dəyişdirmək üçün bir-bir ikinci çoxtələ sisteminə qidalandırmaq yolu ilə öyrənir.

Bu quraşdırmadan istifadə edərək, BASE əməkdaşlığı əvvəllər proton və antiprotonun maqnit anlarının böyüklüyünün milyardda bir neçə hissədə eyni olduğunu göstərə bilmişdir. Onların böyüklüyündə hər hansı kiçik fərq yük-paritet-zaman simmetriyasını pozacaq və hissəciklər fizikasının Standart Modelindən kənarda yeni fizikaya işarə edəcək.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Bununla belə, bu əvvəlki nəticə, kvant keçidlərinin maqnit sahəsinin dalğalanmaları və ölçmə müdaxiləsi ilə pozulduğu qeyri-komerent spektroskopiya texnikasına əsaslanırdı. Təcrübənin əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilməsində, bu dekoherens mexanizmləri sıxışdırıldı və aradan qaldırıldı, antiproton spininin ilk ardıcıl spektroskopiyası ilə nəticələndi. BASE komandası indi bunu 50 saniyəlik fırlanma koherentliyi adlanan müddət ərzində yerinə yetirdi.

BASE sözçüsü Stefan Ulmer, “Bu, ilk antimaddə kubitini təmsil edir və dəqiq eksperimentlərdə tək maddə və antimaddə sistemlərinə koherent spektroskopiya üsullarının bütün dəstini tətbiq etmək perspektivini açır” dedi. “Ən əsası, bu, BASE-ə gələcək təcrübələrdə antiproton momentinin ölçülməsini 10-100 dəfə təkmilləşdirilmiş dəqiqliklə həyata keçirməyə kömək edəcək.”

Qubitlər kvant kompüterlərinin əsas tikinti blokları olsa da, burada məlumatın yalnız iki vəziyyətdən birində deyil, həm də bu vəziyyətlərin potensial olaraq sərhədsiz superpozisiyasında saxlanmasına imkan verir, BASE tərəfindən nümayiş etdirilən antimatter qubitinin fundamental fizikadan kənar dərhal tətbiqləri çətin ki.

Antiproton ölçmələrinin dəqiqliyində daha da böyük sıçrayış gözlənilir ki, BASE-STEP-dən istifadə etməklə, qapalı antihissəciklərin antimaddə fabrikindən daha “sakit” olan maqnit mühitlərinə yol ilə daşınmasına imkan yaradıb.

“O, tam işə düşdükdən sonra, BASE-STEP tərəfindən daşınan antiprotonlarla təmin ediləcək yeni oflayn dəqiq Penning tələ sistemi bizə barion antimaddə tədqiqatları üçün oyun dəyişdirici olacaq hazırkı təcrübələrdən bəlkə də 10 dəfə uzun spin koherentliyinə nail olmağa imkan verə bilər” dedi Barbara Latac qəzetinin aparıcı müəllifi.

Daha çox məlumat: BM Latacz et al, Tək antiproton spini ilə əlaqəli spektroskopiya, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09323-1

Jurnal məlumatı: Təbiət 

CERN tərəfindən təmin edilmişdir