Впервые осуществлена транспортировка антиматерии

В рамках эксперимента удалось перевезти на небольшое расстояние ловушку, наполненную антипротонами, что является важным первым шагом на пути к доставке антиматерии в другие европейские лаборатории.

Об этом сообщают в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), передают OstanniPodii.com.

24 марта в рамках мировой премьеры команда ученых из эксперимента BASE (Эксперимент по симметрии барионов и антибарионов) в ЦЕРНе успешно перевезла на грузовике по территории главной лаборатории ловушку, наполненную антипротонами. Команде удалось накопить облако из 92 антипротонов в новейшей портативной криогенной ловушке Пеннинга, после чего отсоединить ее от экспериментальной установки, погрузить на грузовик и продолжить эксперимент после транспортировки.

Это выдающееся достижение, учитывая, что антиматерию очень трудно сохранить, поскольку при контакте с материей она аннигилирует, то есть уничтожается в вспышке энергии.

Как отмечают в ЦЕРН, эта мировая премьера является испытанием, конечной целью которого является транспортировка антипротонов в другие европейские лаборатории, такие как Университет Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU), где можно было бы провести измерения свойств антипротонов с очень высокой точностью.

Антиматерия — это естественный класс частиц, который почти идентичен обычной материи, за исключением того, что они имеют противоположный электрический заряд и магнитный момент. Согласно законам физики, Большой взрыв должен был образовать равные количества материи и антиматерии. Эти одинаковые, но противоположные частицы быстро анигилировали бы друг друга, оставив пустую Вселенную. Однако наша Вселенная содержит преимущественно материю, и этот дисбаланс уже десятилетиями озадачивает ученых. Физики предполагают, что существуют скрытые различия, которые могут объяснить, почему материя выжила, а антиматерия почти исчезла.

Чтобы углубить наше понимание антиматерии, целью коллаборации BASE является точное измерение свойств антипротонов, таких как их внутренний магнитный момент, а затем сравнение этих измерений с теми, что были получены для протонов. Но сейчас они сталкиваются с проблемой: «Машины и оборудование на «фабрике антиматерии» ЦЕРН, где расположена BASE, генерируют колебания магнитного поля, которые ограничивают пределы, до которых мы можем повысить точность наших измерений», — объясняет Стефан Ульмер, представитель BASE. Эти колебания ничтожно малы, порядка одной миллиардной теслы, в 20 000 раз меньше магнитного поля Земли, и их невозможно обнаружить за пределами здания. «Однако точность измерений, проводимых в BASE, такова, что для еще более глубокого понимания фундаментальных свойств антипротонов эксперимент придется перенести за пределы здания», — говорит Стефан Ульмер.

«Фабрика антиматерии» ЦЕРН — единственное место в мире, где можно производить, хранить и исследовать антипротоны. Два последовательных замедлителя — замедлитель антипротонов (AD) и кольцо антипротонов сверхнизкой энергии (ELENA) — обеспечивают проведение ряда экспериментов с антипротонами низкой энергии: чем ниже их энергия, тем легче их хранить и исследовать. Среди этих экспериментов BASE удерживает многолетние рекорды по хранению антипротонов в течение более чем одного года, и этот эксперимент разработал этот новаторский подход, чтобы перейти к следующему этапу: транспортировке антипротонов в автономное пространство для проведения более точных экспериментов, а также обмену ими с другими европейскими лабораториями. Именно поэтому они разработали ловушку BASE-STEP: устройство, предназначенное для хранения и транспортировки антипротонов.

«Наша цель с BASE-STEP — иметь возможность удерживать антипротоны и доставлять их в наши прецизионные лаборатории в специальном помещении в ЦЕРН, Ганноверском университете имени Ганса Гюльгельма, Ганноверском университете имени Лейбница и, возможно, других лабораториях, способных выполнять измерения антипротонов с очень высокой точностью, что, к сожалению, невозможно на фабрике антиматерии», — объясняет Кристиан Сморра, руководитель BASE-STEP. «Мы проверили реалистичность проекта с протонами в прошлом году, но то, чего мы достигли сегодня с антипротонами, является огромным шагом вперед к нашей цели».

BASE-STEP достаточно компактен, чтобы его можно было погрузить на грузовик и пронести через обычные лабораторные двери, а также выдерживает удары и вибрации во время транспортировки. Нынешний прибор — включающий сверхпроводящий магнит, криогенное охлаждение жидким гелием, резервы энергии и вакуумную камеру, которая удерживает античастицы с помощью магнитных и электрических полей — весит 1000 килограммов: он намного компактнее, чем BASE или любая другая существующая система, используемая для исследования антиматерии.

«Чтобы добраться до нашего первого пункта назначения — нашей специализированной прецизионной лаборатории в HHU в Германии — нам понадобится не менее 8 часов», — говорит Кристиан Сморра. «Это означает, что нам придётся поддерживать температуру сверхпроводящего магнита ловушки ниже 8,2 К в течение всего этого времени. Поэтому, помимо жидкого гелия, нам понадобится генератор для питания криоохладителя на грузовике. Сейчас мы изучаем эту возможность». Однако самый большой вызов остается после прибытия в пункт назначения: перенести антипротоны к эксперименту, не дав им исчезнуть.

«Транспортировка антиматерии — это новаторский и амбициозный проект, и я поздравляю коллаборацию BASE с этим впечатляющим достижением. Мы стоим на пороге увлекательного научного путешествия, которое позволит нам еще глубже понять антиматерию», — отметил директор ЦЕРН по вопросам исследований и вычислительных технологий Готье Гамель де Моншено.

• антиматерия
• физика элементарных частиц