โปรตอนและปฏิสสารคู่กันของพวกมันสะท้อนถึงกันในการวัดค่าที่แม่นยำเป็นพิเศษแบบใหม่ได้รับการยืนยันแล้ว: โปรตอนและแอนติโปรตอนเข้ากันได้ดี อนุภาคย่อยของอะตอมทั้งสองชนิดสะท้อนซึ่งกันและกันในอัตราส่วนของประจุไฟฟ้าต่อมวล การทดลองใหม่ที่แม่นยำอย่างยิ่งยืนยัน
แอนติโปรตอนเป็นคู่ปฏิสสารของโปรตอน อนุภาคสสารทุกชนิดมีอัตตาที่เปลี่ยนแปลงไป
โดยมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน แต่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน แต่ปฏิสสารเป็นปริศนา: นักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่เข้าใจว่าทำไมสสารจึงเป็นเรื่องธรรมดาในจักรวาล ในขณะที่ปฏิสสารหาได้ยาก ( SN: 11/25/19 ) ในการตรวจสอบที่มาของความไม่สมมาตรนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงคอยตรวจสอบความแตกต่างระหว่างสสารและอนุภาคปฏิสสาร ซึ่งอาจบอกเป็นนัยว่าสสารเข้ามาครอบงำจักรวาลอย่างไร
การทดลองสมมาตรของ Baryon Antibaryon หรือ BASE ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อนุภาคของยุโรป CERN ใกล้เจนีวา วัดการสั่นของแอนติโปรตอนตัวเดียวที่อยู่ภายในกับดักแม่เหล็กไฟฟ้า การแกว่งเหล่านี้ ซึ่งเปิดเผยอัตราส่วนประจุต่อมวลของแอนติโปรตอน ถูกนำมาเปรียบเทียบกับไฮโดรเจนไอออนที่ติดอยู่ ซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอนสองตัว ซึ่งให้อัตราส่วนประจุต่อมวลของโปรตอน
หลังจากการเปรียบเทียบการสั่นเหล่านี้มากกว่า 24,000 รายการ นักวิจัยของ BASE พบว่าอัตราส่วนประจุต่อมวลทั้งสองสะท้อนซึ่งกันและกันด้วยความแม่นยำ 1.6 พันล้านเปอร์เซ็นต์ ทีมงานรายงานในวันที่ 5 มกราคมในNature แม่นยำ กว่าการวัดครั้งก่อนมากกว่าสี่เท่า( SN: 8/12/15 )
ผลที่ได้ยังเป็นการทดสอบความเข้าใจของนักฟิสิกส์เกี่ยวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงต่อปฏิสสาร Stefan Ulmer โฆษกของ BASE และนักฟิสิกส์จาก RIKEN ใน Wako ประเทศญี่ปุ่นกล่าว สภาพแวดล้อมความโน้มถ่วงของโลกเปลี่ยนแปลงไปเมื่อดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดังนั้นหากแรงโน้มถ่วงส่งผลต่อโปรตอนและแอนติโปรตอนต่างกัน ผลกระทบดังกล่าวก็จะปรากฏในช่วงปีครึ่งที่ข้อมูลถูกถ่ายไป “เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าปฏิสสารและสสารมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง … ในลักษณะที่เหมือนกันทุกประการ” Ulmer กล่าว
ฟิสิกส์ควอนตัมต้องใช้จำนวนจินตภาพเพื่ออธิบายความเป็นจริง
ทฤษฎีที่อิงกับจำนวนจริงเท่านั้นล้มเหลวในการอธิบายผลของการทดลองใหม่สองครั้งตัวเลขในจินตนาการอาจดูเหมือนยูนิคอร์นและก็อบลิน น่าสนใจแต่ไม่เกี่ยวข้องกับความเป็นจริง
แต่สำหรับการอธิบายสสารที่รากของมัน จำนวนจินตภาพกลายเป็นสิ่งสำคัญ ดูเหมือนว่าจะถักทอเป็นโครงสร้างของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งเป็นคณิตศาสตร์ที่อธิบายขอบเขตของโมเลกุล อะตอม และอนุภาคย่อยของอะตอม ทฤษฎีที่ปฏิบัติตามกฎของฟิสิกส์ควอนตัมต้องการจำนวนจินตภาพเพื่ออธิบายโลกแห่งความเป็นจริง การทดลองใหม่สองข้อแนะนำ
จำนวนจินตภาพเกิดจากการหารากที่สองของจำนวนลบ พวกเขามักจะปรากฏขึ้นในสมการเป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น แต่ทุกสิ่งที่เราวัดได้เกี่ยวกับโลกจริงๆ นั้นอธิบายด้วยจำนวนจริง ตัวเลขปกติที่ไม่ใช่จำนวนจินตภาพที่เราคุ้นเคย ( SN: 5/8/18 ) นั่นเป็นความจริงในฟิสิกส์ควอนตัมด้วย แม้ว่าจำนวนจินตภาพจะปรากฏในการทำงานภายในของทฤษฎี แต่การวัดที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะสร้างจำนวนจริง
การใช้จำนวนเชิงซ้อนอย่างเด่นชัดของทฤษฎีควอนตัม ซึ่งได้แก่ ผลรวมของจำนวนจินตภาพและจำนวนจริง สร้างความอึดอัดให้กับผู้ก่อตั้ง ซึ่งรวมถึงเออร์วิน ชโรดิงเงอร์ นักฟิสิกส์ นักฟิสิกส์ Jingyun Fan จาก Southern University of Science and Technology ในเมืองเซินเจิ้น ประเทศจีน กล่าวว่า “ตั้งแต่ช่วงแรกๆ ของทฤษฎีควอนตัม ตัวเลขที่ซับซ้อนถือเป็นความสะดวกทางคณิตศาสตร์มากกว่าการสร้างพื้นฐาน
นักฟิสิกส์บางคนพยายามสร้างทฤษฎีควอนตัมโดยใช้ตัวเลขจริงเท่านั้น โดยหลีกเลี่ยงขอบเขตจินตภาพด้วยรูปแบบที่เรียกว่า “กลศาสตร์ควอนตัมจริง” แต่ไม่มีการทดสอบเชิงทดลองของทฤษฎีดังกล่าว คำถามยังคงอยู่ว่าจำนวนจินตภาพมีความจำเป็นจริง ๆ ในฟิสิกส์ควอนตัมหรือเป็นเพียงเครื่องมือคำนวณที่มีประโยชน์
การทดลองประเภทหนึ่งที่เรียกว่าการทดสอบ Bell ได้แก้ไขความไม่แน่ใจของควอนตัมที่ต่างออกไป ซึ่งพิสูจน์ว่ากลศาสตร์ควอนตัมต้องการการเชื่อมโยงควอนตัมแบบแปลกๆระหว่างอนุภาคที่เรียกว่าการพัวพัน ( SN: 8/28/15 ) Miguel Navascués นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจาก Institute for Quantum Optics และ Quantum Information Vienna กล่าวว่า “เราเริ่มคิดว่าการทดลองประเภทนี้สามารถหักล้างกลศาสตร์ควอนตัมจริงได้หรือไม่ เขาและเพื่อนร่วมงานได้วางแผนสำหรับการทดลองในบทความที่โพสต์ออนไลน์ที่ arXiv.org ในเดือนมกราคม 2021 และเผยแพร่ในวันที่ 15 ธันวาคมในNature
ในแผนนี้ นักวิจัยจะส่งอนุภาคพัวพันคู่หนึ่งจากแหล่งที่แตกต่างกันสองแหล่งไปยังบุคคล 3 คน ซึ่งตั้งชื่อตามศัพท์แสงฟิสิกส์ทั่วไปว่าอลิซ บ็อบ และชาร์ลี อลิซได้รับอนุภาคหนึ่งชิ้น และสามารถวัดได้โดยใช้การตั้งค่าต่างๆ ที่เธอเลือก ชาร์ลีทำเช่นเดียวกัน บ็อบได้รับอนุภาคสองชิ้นและทำการวัดแบบพิเศษเพื่อพัวพันอนุภาคที่อลิซและชาร์ลีได้รับ ทฤษฎีควอนตัมจริงที่ไม่มีจำนวนจินตภาพสามารถทำนายผลลัพธ์ที่แตกต่างจากฟิสิกส์ควอนตัมมาตรฐาน ทำให้การทดลองแยกแยะว่าอันไหนถูกต้อง
