Cientistas criam qubit de antimatéria pela primeira vez – pode ser um passo rumo a uma nova física

Os cientistas têm todos os motivos para acreditar que o Modelo Padrão da física não descreve completamente o nosso Universo. Portanto, cada novo experimento em física de partículas visa encontrar inconsistências no modelo, o que pode se tornar a chave para uma nova física. Um grupo de cientistas do CERN conseguiu criar a base para essa busca, criando pela primeira vez um tipo de qubit a partir da antimatéria.

Não consegue ver o qubit de antimatéria? Ele está lá! Fonte da imagem: BASE

O qubit de antimatéria não será usado como estrutura básica de um computador quântico do futuro. É óbvio que experimentos com antimatéria são perigosos – ela se aniquila instantaneamente ao colidir com a matéria comum, o que levará a consequências destrutivas. O argumento “em primeiro lugar, é bonito” – deixaremos para a cinematografia. O qubit de antimatéria é valioso porque nos permite comparar as propriedades da matéria e da antimatéria em um novo nível, ou seja, comparando seus momentos magnéticos, que estão intimamente relacionados aos spins.

Encontrar as diferenças entre matéria e antimatéria pode fornecer pistas sobre o enorme desequilíbrio entre as quantidades de matéria e antimatéria no Universo observável. Em teoria, matéria e antimatéria deveriam ter sido produzidas em quantidades aproximadamente iguais no Big Bang. Na realidade, não há antimatéria na natureza ao nosso redor. Cientistas aprenderam a sintetizar antimatéria em laboratórios em quantidades muito pequenas. Mesmo para experimentos, ela leva anos para se acumular.

Até hoje, os cientistas comprovaram com alta precisão que partículas idênticas de matéria e antimatéria diferem apenas no sinal de sua carga, enquanto todas as outras propriedades são as mesmas. Isso foi confirmado pela teoria da invariância CPT sobre a simetria fundamental das leis físicas durante as transformações de partículas. Há dois anos, por exemplo, um experimento no CERN demonstrou com a mais alta precisão que não há diferença no efeito da gravidade sobre partículas e antipartículas. Hoje, os pesquisadores alcançaram um novo marco: comprovaram a identidade dos momentos magnéticos da matéria e da antimatéria.

A colaboração BASE fez um grande avanço. Foi descoberto, com uma precisão de bilionésimos de bilhão, que prótons e antiprótons têm o mesmo momento magnético — nos mesmos campos magnéticos, eles se comportam exatamente da mesma forma. Eles não quebraram a simetria, mas isso não significa que os cientistas desistiram. Desde maio deste ano, o CERN possui um contêiner para transportar antimatéria pela Europa. A colaboração BASE promete encontrar um lugar “tranquilo” — livre de interferência magnética, próximo ao Large Hadron Collider em operação — e conduzir um novo experimento lá para determinar os momentos magnéticos de antipartículas. Longe da interferência, a precisão das medições aumentará de 10 a 100 vezes, o que pode levar a descobertas há muito aguardadas.

No CERN, um antipróton foi mantido em estado de superposição por cerca de 50 segundos. Isso foi suficiente para medir o momento magnético das partículas com precisão limitada. Qubits também são partículas em estado de superposição. Assim, um antipróton em estado de superposição pode ser corretamente chamado de qubit, embora seja improvável que encontre aplicação na computação.