Το πείραμα μετέφερε επιτυχώς μια παγίδα γεμάτη με αντιπρωτόνια στην κύρια τοποθεσία του CERN, ένα αξιοσημείωτο πρώτο βήμα προς την παράδοση αντιύλης σε άλλα ευρωπαϊκά εργαστήρια
Σήμερα, σε μια παγκόσμια πρωτιά, μια ομάδα επιστημόνων από το πείραμα BASE στο CERN μετέφερε επιτυχώς μια παγίδα γεμάτη με αντιπρωτόνια σε ένα φορτηγό στην κεντρική τοποθεσία του Εργαστηρίου. Η ομάδα κατάφερε να συσσωρεύσει ένα σύννεφο 92 αντιπρωτονίων σε μια καινοτόμο φορητή κρυογονική παγίδα Penning, στη συνέχεια να το αποσυνδέσει από την πειραματική εγκατάσταση, να το φορτώσει σε ένα φορτηγό και να συνεχίσει τη λειτουργία του πειράματος μετά τη μεταφορά. Αυτό είναι ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα, δεδομένου ότι η αντιύλη είναι πολύ δύσκολο να διατηρηθεί, καθώς εξαφανίζεται κατά την επαφή με την ύλη. Αυτή η παγκόσμια πρεμιέρα είναι μια δοκιμή, με απώτερο σκοπό τη μεταφορά αντιπρωτονίων σε άλλα ευρωπαϊκά εργαστήρια, όπως το Πανεπιστήμιο Heinrich Heine Düsseldorf (HHU), όπου θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν μετρήσεις πολύ υψηλής ακρίβειας των ιδιοτήτων αντιπρωτονίων.
Η αντιύλη είναι μια φυσική κατηγορία σωματιδίων που είναι σχεδόν πανομοιότυπη με τη συνηθισμένη ύλη, εκτός από το ότι το ηλεκτρικό φορτίο και η μαγνητική ροπή αντιστρέφονται. Σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, η Μεγάλη Έκρηξη θα έπρεπε να έχει παραγάγει ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Αυτά τα ίσα αλλά αντίθετα σωματίδια θα είχαν εξολοθρευτεί γρήγορα το ένα το άλλο, αφήνοντας ένα άδειο Σύμπαν. Ωστόσο, το Σύμπαν μας περιέχει κυρίως ύλη, και αυτή η ανισορροπία έχει μπερδέψει τους επιστήμονες για δεκαετίες. Οι φυσικοί υποψιάζονται ότι υπάρχουν κρυφές διαφορές που μπορεί να εξηγήσουν γιατί η ύλη επέζησε και η αντιύλη εξαφανίστηκε.
Για να εμβαθύνουμε την κατανόησή μας για την αντιύλη, η συνεργασία BASE στοχεύει να μετρήσει με ακρίβεια τις ιδιότητες των αντιπρωτονίων, όπως την εγγενή μαγνητική ροπή τους, και στη συνέχεια να συγκρίνει αυτές τις μετρήσεις με εκείνες που λαμβάνονται με πρωτόνια. Τώρα όμως αντιμετωπίζουν ένα πρόβλημα: «Τα μηχανήματα και ο εξοπλισμός στο «εργοστάσιο αντιύλης» του CERN, όπου βρίσκεται η BASE, δημιουργούν διακυμάνσεις στο μαγνητικό πεδίο που περιορίζουν πόσο μακριά μπορούμε να προωθήσουμε τις μετρήσεις ακριβείας μας», εξηγεί ο Stefan Ulmer, Εκπρόσωπος της BASE. Αυτές οι διακυμάνσεις είναι μικροσκοπικές, της τάξης του ενός δισεκατομμυριοστού του τέσλα, 20.000 φορές μικρότερες από το μαγνητικό πεδίο της γης και δεν μπορούν να ανιχνευθούν έξω από το κτίριο. «Ωστόσο, η ακρίβεια των μετρήσεων που λαμβάνονται στο BASE είναι τέτοια που η απόκτηση μιας ακόμη βαθύτερης κατανόησης των θεμελιωδών ιδιοτήτων των αντιπρωτονίων θα απαιτήσει τη μετακίνηση του πειράματος έξω από το κτίριο.» λέει ο Stefan Ulmer.
Το «εργοστάσιο αντιύλης» του CERN είναι το μόνο μέρος στον κόσμο όπου μπορούν να παραχθούν, να αποθηκευτούν και να μελετηθούν αντιπρωτόνια. Δύο διαδοχικοί επιβραδυντές, ο επιβραδυντής αντιπρωτονίων (AD) και ο δακτύλιος έξτρα χαμηλής ενέργειας αντιπρωτονίου (ELENA), παρέχουν πολλά πειράματα με αντιπρωτόνια χαμηλής ενέργειας – όσο χαμηλότερη είναι η ενέργειά τους, τόσο πιο εύκολα μπορούν να αποθηκευτούν και να μελετηθούν. Μεταξύ αυτών των πειραμάτων, η BASE κατέχει μακροχρόνια ρεκόρ για τον περιορισμό αντιπρωτονίων και το πείραμα έχει προσεγγίσει περισσότερο από ένα χρόνο. επόμενο στάδιο: μεταφορά αντιπρωτονίων σε χώρο εκτός σύνδεσης για πιο ακριβή πειράματα καθώς και κοινή χρήση τους με άλλους. Γι’ αυτό ανέπτυξαν την παγίδα BASE-STEP: μια συσκευή σχεδιασμένη για την αποθήκευση και τη μεταφορά αντιπρωτονίων.
«Στόχος μας με το BASE-STEP είναι να μπορέσουμε να παγιδεύσουμε αντιπρωτόνια και να τα παραδώσουμε στα εργαστήρια ακριβείας μας σε έναν ειδικό χώρο στο CERN, HHU, στο Πανεπιστήμιο Leibnitz του Ανόβερου και ίσως σε άλλα εργαστήρια που είναι ικανά να εκτελούν μετρήσεις αντιπρωτονίων πολύ υψηλής ακρίβειας, κάτι που δυστυχώς δεν είναι δυνατό στο εργοστάσιο κατά της ύλης. ΒΑΣΗ-ΒΗΜΑ. «Επικυρώσαμε τη σκοπιμότητα του έργου με πρωτόνια πέρυσι, αλλά αυτό που πετύχαμε σήμερα με τα αντιπρωτόνια είναι ένα τεράστιο άλμα προς τα εμπρός προς τον στόχο μας».
Το BASE-STEP είναι αρκετά μικρό για να φορτωθεί σε φορτηγό και να χωρέσει μέσα από συνηθισμένες πόρτες εργαστηρίου και μπορεί να αντέξει τα χτυπήματα και τους κραδασμούς της μεταφοράς. Η τρέχουσα συσκευή – που περιλαμβάνει έναν υπεραγώγιμο μαγνήτη, υγρή κρυογονική ψύξη ηλίου, αποθέματα ισχύος και θάλαμο κενού που παγιδεύει τα αντισωματίδια χρησιμοποιώντας μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία – ζυγίζει 1000 κιλά: πολύ πιο συμπαγές από το BASE ή οποιοδήποτε άλλο υπάρχον σύστημα που χρησιμοποιείται για τη μελέτη της αντιύλης.
«Για να φτάσουμε στον πρώτο μας προορισμό – το αποκλειστικό μας εργαστήριο ακριβείας στο HHU στη Γερμανία – θα μας πάρει τουλάχιστον 8 ώρες», λέει ο Christian Smorra. Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να διατηρήσουμε τον υπεραγώγιμο μαγνήτη της παγίδας σε θερμοκρασία κάτω από 8,2 Κ για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα. Έτσι, εκτός από το υγρό ήλιο, θα χρειαστεί να έχουμε μια γεννήτρια για να τροφοδοτεί έναν κρυοψύκτη στο φορτηγό. Αυτήν τη στιγμή διερευνούμε αυτήν την πιθανότητα. Εντούτοις, η μεγαλύτερη πρόκληση παραμένει κατά την άφιξη στον προορισμό: να μεταφερθούν τα αντιπρωτόνια στο πείραμα χωρίς να εξαφανιστούν.
“Transporting αντιύλης είναι ένα πρωτοποριακό και φιλόδοξο έργο και συγχαίρω τη συνεργασία της BASE για αυτό το εντυπωσιακό ορόσημο. Βρισκόμαστε στην αρχή ενός συναρπαστικού επιστημονικού ταξιδιού που θα μας επιτρέψει να εμβαθύνουμε περαιτέρω την κατανόησή μας για την αντιύλη», λέει ο Διευθυντής Έρευνας και Υπολογιστών του CERN, Gautier Hamel de Monchenault.
ΕΝΑ
Περισσότερες πληροφορίες: Â
Το κιτ πολυμέσων για τη μεταφορά Αντιύλης είναι διαθέσιμο εδώ.Â
