第一個由反物質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首次以稱為疊加的未決定量子態隔離。

雖然普通物質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。

該團隊將反質子（質子的反物質對應物）懸浮在電磁阱系統中，并抑制了會擾亂粒子微妙量子態的環境干擾。

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 秒內進行測量。

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“這代表了第一個反物質量子比特，”斯特凡·烏爾默說，一位與 CERN 的 BASE 合作的物理學家。“最重要的是，它將幫助 BASE 在未來的實驗中進行反質子矩測量，精度提高 10 到 100 倍。”

這些未來的實驗可以幫助揭示物質和反物質之間的更多差異，這反過來又可以回答我們如何在反物質啟示錄根據目前的物理模型，這應該在數十億年前消滅了所有物質。

簡單來說，理論上物質和反物質之間應該沒有區別，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量創建兩者，這會很快相互抵消，現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和反物質。各種實驗已經開始被發現這種不對稱的線索，但迄今為止發現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子和反質子的自旋態在相似條件下的行為來尋找質子和反質子的差異。自旋是亞原子粒子的內在特性，使它們像微小的磁鐵一樣發揮作用。

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

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

BASE 現在已經進行了一系列升級，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，持續創紀錄的 50 秒。

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

CERN 一直在測試一種新系統運輸反物質，稱為 BASE-STEP，它最終可以將奇怪的東西轉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 陷阱系統將配備由 BASE-STEP 運輸的反質子，可以讓我們實現自旋相干時間，甚至比當前實驗長十倍，這將改變重子反物質研究的游戲規則。”說歐洲核子研究組織物理學家芭芭拉·拉塔茨。

該研究發表在該雜志上自然界.

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