ФОТО: benzoix/FreepikКвантовый бит из антиматерии поможет ученым раскрыть главную загадку бытия
Физики Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) впервые исследовали частицу антиматерии, находящуюся в состоянии квантовой суперпозиции. Специалисты полагают, что такие исследования могут приблизить нас к пониманию одной из самых больших тайн Вселенной. Учёные до сих пор не могут объяснить, почему наше существование состоит из материи и не было уничтожено в результате аннигиляции материи и антиматерии сразу после Большого взрыва.
Антиматерия под микроскопом
Команда исследователей из коллаборации BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) провела эксперимент, в котором антипротон — антиматерийный аналог протона — был изолирован и поддерживался в состоянии квантовой суперпозиции. Для этого была использована сложная система электромагнитных ловушек, которая минимизировала внешние воздействия, способные нарушить хрупкое равновесие частицы.
Антипротон находился в суперпозиционном состоянии, при котором его спин — внутренняя характеристика, позволяющая вести себя как маленький магнит — оставался неопределённым. Учёные наблюдали за изменениями спина на протяжении 50 секунд, что стало рекордным временем для подобных исследований. Это позволило создать первый в мире квантовый бит (или кубит) из антиматерии.
Почему это важно
Штефан Ульмер, ведущий физик CERN, отмечает, что значимость данного открытия заключается в возможности измерения магнитных моментов антипротонов с беспрецедентной точностью — в 10–100 раз выше, чем это возможно в настоящее время. Магнитный момент является ключевой характеристикой частицы, описывающей, как она взаимодействует с магнитным полем. Сравнение магнитных моментов протонов и антипротонов может помочь выявить основные отличия между материей и антиматерией.
Современные физические теории утверждают, что в процессе Большого взрыва материя и антиматерия должны были создаться в равных количествах. В противном случае они полностью аннигилировали бы друг друга, и Вселенная, как мы её знаем, не могла бы существовать. Факт же её существования указывает на то, что между материей и антиматерией существует какое-то принципиальное различие, которое пока не удалось выявить. Исследование BASE нацелено на обнаружение этого различия.
Технологические перспективы
Создание первого кубита из антиматерии открывает новые горизонты не только для фундаментальной науки, но и для технологий. Квантовые биты являются основой квантовых вычислений — области, которая уже сейчас демонстрирует потенциал для решения задач, которые недоступны обычным компьютерам. Если удастся стабильно работать с антиматериальными кубитами, это может привести к разработке мощных квантовых компьютеров нового поколения. Кроме того, такие эксперименты способствуют усовершенствованию методов работы с антиматерией, что может иметь практическое значение в медицине (например, в позитронно-эмиссионной томографии) и других сферах.
Что дальше
Несмотря на достигнутые результаты, исследователи отмечают, что впереди ещё много работы. Одной из ключевых задач остаётся дальнейшее повышение точности измерений свойств антипротонов. Ранее удалось измерить магнитный момент антипротона с точностью до девятого знака после запятой, но даже на этом уровне он оказался идентичным магнитному моменту обычного протона. Возможно, разгадка кроется в более тонких деталях, которые пока остаются вне пределов чувствительности современных инструментов.
Источник: russian7.ru
