В 2025 году коллаборация BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment), работающая в Европейской организации ядерных исследований (CERN), добилась выдающегося прорыва в области квантовой физики. Исследователям удалось изолировать и поддерживать когерентность спина антипротона в течение рекордных 50 секунд. Среди ведущих авторов этого исследования упоминается Барбара Латач.
Этот значительный успех стал возможен благодаря применению передовых квантовых технологий, в частности, ловушки Пеннинга. Ученые смогли изолировать один антипротон, античастицу протона, и удерживать его в стабильном квантовом состоянии, где его спиновая ориентация плавно переходила между двумя возможными конфигурациями. Этот процесс, известный как когерентная спектроскопия, позволил сохранить спиновую когерентность частицы на протяжении 50 секунд — беспрецедентное время для подобных экспериментов. По сути, антипротон в таких условиях ведет себя как миниатюрный квантовый маятник, демонстрируя высокую степень контроля над антиматерией.
Достижение коллаборации BASE имеет далеко идущие последствия для науки. Оно открывает перспективы использования антипротонов в качестве основы для квантовых вычислений, где их уникальные свойства могут быть задействованы для создания мощных вычислительных систем. Развитие квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры, обещает революционизировать такие области, как разработка новых материалов, медицина и криптография.
Кроме того, возможность столь точного контроля над антипротонами позволяет проводить углубленные исследования фундаментальных законов Вселенной. В частности, это дает шанс проверить фундаментальные теории, такие как симметрия CPT (заряд, четность, время), и глубже понять природу асимметрии материи и антиматерии, которая до сих пор остается одной из величайших загадок космоса.
Этот прорыв стал возможен благодаря многолетним усилиям по совершенствованию технологий работы с антиматерией. Ученые CERN, в том числе в рамках проекта BASE-STEP, разработали мобильные ловушки для антипротонов, способные безопасно транспортировать частицы. Современные ловушки Пеннинга, используемые в экспериментах, позволяют удерживать антипротоны в течение сотен дней, что является колоссальным улучшением по сравнению с предыдущими десятилетиями, когда время хранения измерялось минутами. Такая изоляция и точное управление частицами демонстрируют высочайший уровень экспериментальной техники и открывают новые возможности для исследований, включая изучение свойств отдельных античастиц с невиданной ранее точностью.
Таким образом, рекордное время когерентности спина антипротона, достигнутое экспериментом BASE, является не просто техническим достижением. Это шаг к более глубокому пониманию фундаментальных принципов мироздания, расширению границ квантовых технологий и, возможно, к разгадке тайн, которые Вселенная хранит с момента своего зарождения. Работа коллаборации BASE подтверждает, что стремление к познанию и точность в исследованиях способны раскрывать самые сокровенные аспекты реальности.