Igal tuntud aineosakesel on oma vastand, antiosake, millel on sama mass, kuid vastupidine elektrilaeng. Nende kokkupuutel toimub annihilatsioon ehk mõlema osakese hävinemine, mille käigus vabaneb suur kogus energiat. Oma hiljutises katses suutsid Cerni füüsikud keeruka magnet- ja elektriväljade süsteemiga hoida ühteainsat antiprootonit ligi minuti vältel erilises kvantolekus, ilma et see lõksust põgeneks ja end hävitaks.

Täpsemalt muutis töörühm pisiosakese kvantbitiks. Sarnaselt tavalise arvuti bitile, mis võib olla väärtusega "1" või "0", on ka kvantmehaanilistel osakestel omadus nimega spinn, mis saab olla suunatud kas "üles" või "alla". Erinevalt klassikalisest bitist suudab kvantbitt olla aga superpositsioonis – korraga mõlemas olekus. See omadus teeb kvantbitist võimsa tööriista, kui on vaja teha samaaegselt palju paralleelseid arvutusi.

Uurimisrühmal õnnestus panna antiprootoni spinn stabiilselt ja kontrollitult võnkuma "üles" ja "alla" oleku vahel. See tähendab, et enne vaatlemist ja superpositsiooni kokku kukkumist sai antiprootoni spinn osutada korraga mitmesse suunda. Töörühm suutis säilitada stabiilset kvantvõnkumist ehk koherentsust ligi 50 sekundit. Varasemates katsetes on sarnast käitumist suudetud jälgida vaid suurtes osakeste kogumites või laetud aatomites ehk ioonides, kuid mitte kunagi varem ühe vaba tuumaosakese puhul.

Kuigi antiainest kvantbitte tõenäoliselt kvantarvutite ehitamiseks kasutama ei hakata, on saavutus oluline just alusuuringute seisukohalt. See võib aidata lahendada küsimust, miks koosneb universum valdavalt ainest, ehkki Suure Paugu teooria kohaselt oleks pidanud ainet ja antiainet tekkima võrdselt. Kui see oleks nii olnud, oleksid aine ja antiaine teineteist kiiresti hävitanud, jättes universumi ilma aatomiteta ja täites selle energiaga.

Üks võimalikke seletusi peitub prootoni ja antiprootoni magnetmomentide erinevuses – see omadus kirjeldab, kui tugevalt reageerib osake magnetväljale. Kui antiprootoni magnetmoment erineks vähimalgi määral prootoni omast, viitaks see uuele füüsikale ja seletaks aine domineerimist. Seni pole ka ülitäpsete mõõtmistega prootoni ja antiprootoni vahel erinevusi leitud. BASE kollektiivi eestkõneleja Stefan Ulmeri sõnul aitab uus meetod tulevikus mõõta antiprootoni magnetmomenti 10–100 korda täpsemalt.

Uurimuse esimese autori Barbara Lataczi sõnul on järgmine samm BASE-STEP projekt, mis hõlmab liigutatava antiprootonite lõksu loomist. Süsteem võimaldaks transportida antiainet CERN-i kiirendikompleksist eemale teistesse laboritesse, kus välised magnetilised häiringud on väiksemad. Väiksemad häired aitaksid omakorda saavutada pikemaid koherentsusaegu ja muuta mõõtmistulemusi seeläbi veelgi täpsemaks.

Värskest saavutusest kirjutab töörühma ajakirjas Nature.