第一個由反物質(zhì)制成的量子位在物理學突破中被捕獲

歐洲核子研究組織的科學家分析了反物質(zhì)首次以稱為疊加的未決定量子態(tài)隔離。

雖然普通物質(zhì)的量子行為已被廣泛研究，甚至被用作量子計算機在量子比特的形式，這一突破遠遠超出了技術應用，有可能幫助物理學家理解我們今天存在的原因。

該團隊將反質(zhì)子（質(zhì)子的反物質(zhì)對應物）懸浮在電磁阱系統(tǒng)中，并抑制了會擾亂粒子微妙量子態(tài)的環(huán)境干擾。

在稱為自旋的特性的未確定模糊中，粒子被小心地設置為振蕩并在 50 秒內(nèi)進行測量。

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“這代表了第一個反物質(zhì)量子比特，”斯特凡·烏爾默說，一位與 CERN 的 BASE 合作的物理學家?！白钪匾氖?，它將幫助 BASE 在未來的實驗中進行反質(zhì)子矩測量，精度提高 10 到 100 倍?！?/p>

這些未來的實驗可以幫助揭示物質(zhì)和反物質(zhì)之間的更多差異，這反過來又可以回答我們?nèi)绾卧?a>反物質(zhì)啟示錄根據(jù)目前的物理模型，這應該在數(shù)十億年前消滅了所有物質(zhì)。

簡單來說，理論上物質(zhì)和反物質(zhì)之間應該沒有區(qū)別，只是粒子與各自的對應物具有相反的電荷。但是，如果是這樣的話，大爆炸應該以相等的數(shù)量創(chuàng)建兩者，這會很快相互抵消，現(xiàn)在讓宇宙成為一個非常空曠的地方。

我們在這里思考這個問題的事實表明，物理學在其他方面也必須以不同的方式對待物質(zhì)和反物質(zhì)。各種實驗已經(jīng)開始被發(fā)現(xiàn)這種不對稱的線索，但迄今為止發(fā)現(xiàn)的差異程度仍然無法解釋差異。

歐洲核子研究中心的 BASE 實驗正在通過比較質(zhì)子和反質(zhì)子的自旋態(tài)在相似條件下的行為來尋找質(zhì)子和反質(zhì)子的差異。自旋是亞原子粒子的內(nèi)在特性，使它們像微小的磁鐵一樣發(fā)揮作用。

以前的 BASE 運行已測量反質(zhì)子的磁矩，精度為十億分之 1.5.但令人沮喪的是，即使在那個水平上，它仍然與普通質(zhì)子保持一致。

部分問題在于量子態(tài)對周圍環(huán)境的干擾非常敏感，因此很難將反質(zhì)子保持在疊加狀態(tài)足夠長的時間以仔細研究其性質(zhì)。

BASE 現(xiàn)在已經(jīng)進行了一系列升級，以抑制這種背景噪音，隔離粒子并允許粒子在量子模糊中擺動，持續(xù)創(chuàng)紀錄的 50 秒。

而且這很快就會進一步擴展。通常，反物質(zhì)不能從它被創(chuàng)造的地方移動得很遠——畢竟，如果它接觸到一個由普通物質(zhì)制成的容器，它就會眨眼消失。

CERN 一直在測試一種新系統(tǒng)運輸反物質(zhì)，稱為 BASE-STEP，它最終可以將奇怪的東西轉(zhuǎn)移到抑制甚至消除背景噪音的專門設施中。

正是在這些超安靜的實驗中，我們可能最終聽到物理學最深刻的問題之一的低聲答案。

“一旦全面投入運行，我們新的離線精密 Penning 陷阱系統(tǒng)將配備由 BASE-STEP 運輸?shù)姆促|(zhì)子，可以讓我們實現(xiàn)自旋相干時間，甚至比當前實驗長十倍，這將改變重子反物質(zhì)研究的游戲規(guī)則?！?a>說歐洲核子研究組織物理學家芭芭拉·拉塔茨。

該研究發(fā)表在該雜志上自然界.

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