Вперше здійснено транспортування антиматерії

У рамках експерименту вдалося перевезти на невелику відстань пастку, наповнену антипротонами, що є значним першим кроком на шляху до доставляння антиматерії в інші європейські лабораторії.

Про це повідомляють в Європейській організації з ядерних досліджень (ЦЕРН), передають OstanniPodii.com.

24 березня в рамках світової прем′єри команда вчених з експерименту BASE (Експеримент із симетрії баріонів та антибаріонів) у ЦЕРНі успішно перевезла вантажівкою по території головної лабораторії пастку, наповнену антипротонами. Команді вдалося накопичити хмару з 92 антипротонів у новітній портативній кріогенній пастці Пеннінга, після чого від′єднати її від експериментальної установки, завантажити на вантажівку та продовжити експеримент після транспортування.

Це надзвичайне досягнення, враховуючи, що антиматерію дуже важко зберегти, оскільки при контакті з матерією вона анігілює, тобто знищується у спалаху енергії.

Як вказують в ЦЕРНі, ця світова прем’єра є випробуванням, кінцевою метою якого є транспортування антипротонів до інших європейських лабораторій, таких як Університет Генріха Гейне в Дюссельдорфі (HHU), де можна було б провести вимірювання властивостей антипротонів з дуже високою точністю.

Антиматерія — це природний клас частинок, який майже ідентичний звичайній матерії, за винятком того, що вони мають протилежні електричний заряд і магнітний момент. Згідно із законами фізики, Великий вибух мав би утворити рівні кількості матерії та антиматерії. Ці рівні, але протилежні частинки швидко б анігілювали одна одну, залишивши порожній Всесвіт. Однак наш Всесвіт містить переважно матерію, і цей дисбаланс вже десятиліттями спантеличує вчених. Фізики припускають, що існують приховані відмінності, які можуть пояснити, чому матерія вижила, а антиматерія майже зникла.

Щоб поглибити наше розуміння антиматерії, метою колаборації BASE є точне вимірювання властивостей антипротонів, такі як їхній внутрішній магнітний момент, а потім порівняти ці вимірювання з тими, що були отримані для протонів. Але зараз вони стикаються з проблемою: «Машини та обладнання на «фабриці антиматерії» ЦЕРН, де розташована BASE, генерують коливання магнітного поля, що обмежують межі, до яких ми можемо підвищити точність наших вимірювань», — пояснює Стефан Ульмер, речник BASE. Ці коливання є мізерними, порядку однієї мільярдної тесли, у 20 000 разів меншими за магнітне поле Землі, і їх неможливо виявити за межами будівлі. «Однак точність вимірювань, що проводяться в BASE, така, що для ще глибшого розуміння фундаментальних властивостей антипротонів експеримент доведеться перенести за межі будівлі», — каже Стефан Ульмер.

«Фабрика антиматерії» ЦЕРН — єдине місце у світі, де можна виробляти, зберігати та досліджувати антипротони. Два послідовні сповільнювачі — сповільнювач антипротонів (AD) та кільце антипротонів наднизької енергії (ELENA) — забезпечують низку експериментів антипротонами з низькою енергією: чим нижча їхня енергія, тим легше їх зберігати та досліджувати. Серед цих експериментів BASE утримує багаторічні рекорди зі зберігання антипротонів протягом більше ніж одного року, і цей експеримент винайшов цей новаторський підхід, щоб перейти до наступного етапу: транспортування антипротонів до автономного простору для проведення точніших експериментів, а також обмін ними з іншими європейськими лабораторіями. Саме тому вони розробили пастку BASE-STEP: прилад, призначений для зберігання та транспортування антипротонів.

«Наша мета з BASE-STEP — мати можливість утримувати антипротони та доставляти їх до наших прецизійних лабораторій у спеціальному приміщенні в ЦЕРН, Ганноверському університеті імені Ганса Гюльгельма, Ганноверському університеті імені Лейбніца та, можливо, інших лабораторій, здатних виконувати вимірювання антипротонів з дуже високою точністю, що, на жаль, неможливо на фабриці антиматерії», — пояснює Крістіан Сморра, керівник BASE-STEP. «Ми перевірили реалістичність проєкту з протонами минулого року, але те, чого ми досягли сьогодні з антипротонами, є величезним кроком вперед до нашої мети».

BASE-STEP достатньо компактний, щоб його можна було завантажити на вантажівку та пронести через звичайні лабораторні двері, а також витримує удари та вібрації під час транспортування. Нинішній прилад — що включає надпровідний магніт, кріогенне охолодження рідким гелієм, резерви енергії та вакуумну камеру, яка утримує античастинки за допомогою магнітних та електричних полів — важить 1000 кілограмів: він набагато компактніший за BASE або будь-яку іншу систему, що існує та використовується для дослідження антиматерії.

«Щоб дістатися до нашого першого пункту призначення — нашої спеціалізованої прецизійної лабораторії в HHU в Німеччині — нам знадобиться щонайменше 8 годин», — каже Крістіан Сморра. «Це означає, що нам доведеться підтримувати температуру надпровідного магніту пастки нижче 8,2 К протягом усього цього часу. Отже, крім рідкого гелію, нам знадобиться генератор для живлення кріоохолоджувача на вантажівці. Зараз ми вивчаємо цю можливість». Проте найбільший виклик залишається після прибуття до пункту призначення: перенести антипротони до експерименту, не давши їм зникнути.

«Транспортування антиматерії — це новаторський та амбітний проєкт, і я вітаю колаборацію BASE з цією віхою, що вражає. Ми стоїмо на початку захопливої наукової подорожі, яка дозволить нам ще глибше зрозуміти антиматерію», — відмітив директор ЦЕРНу з питань досліджень та обчислювальних технологій Готьє Гамель де Моншено.