عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.
قد يبدو الأمر وكأنه تشابك من الأنابيب والأسلاك والأحواض ، لكن التجربة الأساسية قادرة على الاحتفاظ بمضادات في الفخاخ المغناطيسية. | الائتمان: سيرن
قام علماء الفيزياء في CERN – موطن مصادم هادرون الكبير – لأول مرة بتصويره من Antistatter ، ويحملون مضادًا في حالة من التراكب الكمومي لمدة دقيقة تقريبًا.
تم تنفيذ هذا الإنجاز المعلم من قبل العلماء الذين يعملون كجزء من التعاون الأساسي في CERN. القاعدة هي تجربة تماثل Baryon Antibaryon ، والتي تم تصميمها لقياس اللحظة المغناطيسية للمضادات المضادة – في جوهرها ، مدى قوة التفاعل مع الحقول المغناطيسية.
ومع ذلك ، في حين أن Qubits ترتبط عادة بالحوسبة الكمومية ، في هذه الحالة ، سيتم استخدام Qubit antiproton لاختبار الاختلافات بين المادة العادية ومضاد. سيساعد ذلك على وجه التحديد في تحقيق مسألة سبب عيشنا في عالم تهيمن عليه الأمر العادي عندما كان ينبغي إنشاء المادة والمضاد لكميات متساوية خلال الانفجار الكبير.
انهم الأضداد من بعضهم البعض ، أليس كذلك؟
البروتون و antiproton لهما نفس الكتلة ولكن مقابل التهم ، على سبيل المثال. في الفيزياء ، يشار إلى خصائص صورة المرآة بين المادة والمضادة للتناسق في وقت الباعة (CPT). يقول التماثل CPT أيضًا أن الجسيم والجسيمات المضادة له يجب أن يختبروا قوانين الفيزياء بالطريقة نفسها ، مما يعني أنه ينبغي أن يشعروا بالجاذبية أو الكهرومغناطيسية بنفس القوة ، على سبيل المثال (تم اختبار ذلك الأول بالفعل ، وبالفعل يقع مضادات البروتونات بنفس معدل البروتون).
لذلك ، من الناحية النظرية ، عندما ظهر الكون إلى حيز الوجود ، كان ينبغي أن تكون هناك فرصة 50-50 لإنشاء جزيئات المادة العادية أو العادية. لكن لسبب ما ، لم يحدث هذا. إنه غريب جدا. حتى أن المشروع الأساسي وجد أنه ، على دقة أجزاء لكل مليار ، يكون للبروتونات والبروتونات نفس اللحظة المغناطيسية. للأسف ، المزيد من التماثل.
ومع ذلك ، فقد مكن الجهاز الأساسي علماء الفيزياء من أخذ الأمور خطوة إلى الأمام.
مؤلفة الدراسة باربرا لاتاكز تعمل على التجربة الأساسية. | الائتمان: سيرن
Antiproton الغريبة
عندما يتلامس المادة والمضادات ، فإنهم يبردون بعضهم البعض في انفجار من فوتونات أشعة جاما ، لذلك يجب أن تبقيهم قاعدة. للقيام بذلك ، يستخدم شيئًا يسمى مصائد Pling ، والتي يمكن أن تحمل جزيئات مشحونة في وضعها بفضل النشر الدقيق للحقول الكهربائية والمغناطيسية. القاعدة لديها اثنين من الفخاخ plening الأولية. يُطلق على أحدهم فخ فخ التحليل ، الذي يقيس قدم اللحظة المغناطيسية حول مجال مغناطيسي ، والآخر هو فخ الدقة ، الذي يمكن أن يقلب الدوران الكمي للجسيم وقياس تذبذب الجسيمات في مجال مغناطيسي.
تخبرنا فيزياء الكم أن الجسيمات تولد في حالة من التراكب. خذ ، على سبيل المثال ، خاصية الدوران الكمومي ، وهو مجرد مثال واحد على غرابة الكون الكم. على الرغم من الاسم ، لا يصف الدوران الدوران الفعلي للجسيم ؛ بدلاً من ذلك ، يصف خاصية تحاكي الدوران. كيف نعرف أنه ليس دوران حقيقي؟ إذا كان الأمر كذلك ، فإن خصائص الدوران الكمومي تعني أن الجزيئات ستجول عدة مرات عدة مرات من سرعة الضوء – وهو أمر مستحيل.
لذلك ، فإن الجزيئات الأساسية مثل الإلكترونات والبروتونات والبروتونات المضادة لها قيم تدور كمي ، حتى لو لم تكن تدور حقًا ، ويمكن التعبير عن هذه القيم إما كرقم كامل أو جزء. يمكن أن يكون الدوران الكمي للبروتون و antiproton 1/2 أو –1/2 ، وهو الدوران الكمي الذي يولد اللحظة المغناطيسية للجسيمات.
بسبب سحر التراكب الكمومي ، الذي يصف كيف أن جميع الحالات الكمومية الممكنة موجودة بشكل متزامن في وظيفة الموجة الكمية للجسيمات ، يمكن أن يكون للبروتون أو مضادات الذروة تدور لكل من 1/2 أو -1/2 في نفس الوقت. وهذا هو ، على الأقل حتى يتم قياسها والوظيفة الموجية الكمومية التي تصف الحالة الكمومية للجسيم ينهار على قيمة واحدة. هذا شيء آخر من الغرابة في العالم الكمومي – للجزيئات جميع الخصائص الممكنة في وقت واحد حتى يتم ملاحظتها ، مثل أن يكون قط Schrödinger على قيد الحياة والموت في نفس الوقت في صندوق ، حتى يفتح أحدهم الصندوق. في الواقع ، يؤدي أي نوع من التفاعل مع العالم الخارجي إلى انهيار وظيفة الموجة في عملية تعرف باسم decoherence.
لماذا يحدث هذا هو موضوع نقاش كبير بين التفسيرات المختلفة للفيزياء الكمومية.
بغض النظر عن ذلك ، من خلال إعطاء مضاد لمكافحة يتم الاحتفاظ به بحزم في فخ الدقة ، كان العلماء الأساسيون قادرين على الاحتفاظ بمضادات في حالة من التراكب دون إبداع حوالي 50 ثانية – وهو سجل للمضادات (وقد تم تحقيق ذلك سابقًا بجزيئات المادة العادية لجزيئات أطول بكثير). في القيام بذلك ، شكلوا Qubit من antiproton.
مصيدة الحفر المحمولة ذات الخطوة الأساسية ، التي يتم تخفيضها بواسطة الرافعة (أسفل اليسار) في CERN. | الائتمان: سيرن
الحفاظ على Qubits بعيدا!
Qubit هي نسخة كمية من بايت تستخدم في معالجة الكمبيوتر. يمكن أن يكون للبايت الثنائي النموذجي قيمة إما 1 أو 0.
ومع ذلك ، من غير المرجح أن تجد antiproton Qubit العمل في الحوسبة الكمومية لأنه يمكن استخدام المادة العادية لهذا بسهولة أكبر دون خطر الإبادة المضاد. بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام Qubit antiproton للاختبار لمزيد من الاختلافات بين المادة ومضادات الحمل ، وما إذا كان التماثل CPT ينتهك في أي مرحلة.
وقال ستيفان أولمر ، المتحدث باسم الأساس ، من معهد ريكين المتقدم للعلوم في اليابان ، في بيان ، في بيان “يمثل هذا أول Qubit أول مضادات ويفتح احتمال تطبيق المجموعة الكاملة من أساليب التحليل الطيفي المتماسك للمادة الفردية والأنظمة المضادة في التجارب الدقيقة”. “الأهم من ذلك ، أنه سيساعد على أساس إجراء قياسات لحظة مضاد للعلاج في التجارب المستقبلية بدقة 10 إلى 100 مرة محسّنة.”
في الوقت الحالي ، يجب أن تحدث تجارب Base في CERN ، حيث يتم إنشاء المضاد في مصادم Hadron الكبير. ومع ذلك ، فإن المرحلة التالية من الأبحاث المضادة للمضاد هي خطوة أساسية (اختبارات التماثل في التجارب مع مضادات الذروة المحمولة) ، وهو جهاز يحتوي على مصيدة محمولة محمولة ، مما يتيح للباحثين نقل مضادات الراغبات بشكل آمن من المختبرات المشتركة مع المختبرات الأكثر هدوءًا والمصمم للخطر.
قصص ذات صلة
– لغز مضاد
– كيف جلبنا 2024 إلى عالم فيزياء الجسيمات
-الخيمياء الحديثة! يتحول العلماء إلى الذهب في مصادم هادرون الكبير
“بمجرد أن تعمل بشكل كامل ، يمكن أن تسمح لنا نظام مصيدة الدقة الجديد للإنترنت ، والذي سيتم تزويده بمضادات الهروب التي يتم نقلها بواسطة خطوة أساسية ، لتحقيق أوقات التماسك الدورانية ربما حتى عشر مرات في التجارب الحالية ، والتي ستكون بمثابة تغيير في لعبة الأبحاث المضادة للباريون” ، قالت ريكين باربرا لاتاكز ، التي هي المؤلفة الرئيسية للمؤلف الجديد.
تم وصف النتائج في ورقة تم نشرها في 23 يوليو في مجلة Nature.