Напредак у транспорту антипротона  

Велики прасак је произвео једнаке количине материје и антиматерије које су требале да униште једна другу остављајући за собом празан универзум. Међутим, материја је преживела и доминира универзумом док је антиматерија нестала. Сматра се да нека непозната разлика у основним својствима између честица и одговарајућих античестица може бити одговорна за ово. Висока прецизна мерења основних својстава антипротона имају потенцијал да обогате разумевање асиметрије материја-антиматерија. Захтева снабдевање антипротонима. Тренутно, ЦЕРН-ов антипротонски успоривач (АД) је једино постројење у којем се производе и складиште антипротони. Није могуће спровести високе прецизне студије антипротона у близини АД због флуктуација магнетног поља које стварају акцелератори. Стога је транспорт антипротона из овог објекта у друге лабораторије императив. Тренутно не постоји одговарајућа технологија за то. БАСЕ-СТЕП је корак напред у овом правцу. То је релативно компактан уређај дизајниран за складиштење и транспорт антипротона из ЦЕРН-овог објекта до лабораторија на другим локацијама за високо прецизне студије антиматерије. 24. октобра 2024, БАСЕ-СТЕП је спровео успешну демонстрацију технологије користећи заробљене протоне као замену за антипротоне. Локално је транспортовао облак од 70 протона у камиону. Ово је био први пример транспорта лабавих честица у замку за вишекратну употребу и важан корак ка стварању службе за испоруку антипротона експериментима у другим лабораторијама. Уз одређена побољшања у процедурама, планирано је да антипротони буду транспортовани 2025. године.  

У почетку је Велики прасак произвео једнаке количине материје и антиматерије. Оба су идентична по својствима, само што имају супротна наелектрисања, а магнетни моменти су им обрнути.  

Материја и антиматерија требало је брзо да се униште остављајући за собом празан универзум, међутим то се није догодило. Универзумом сада потпуно доминира материја док је антиматерија нестала. Сматра се да постоји нека непозната разлика између основних честица и њихових одговарајућих античестица, што је можда довело до опстанка материје док је антиматерија елиминисана што је довело до асиметрије материје и антиматерије.  

Према ЦПТ (Цхарге, Парити, анд Тиме реверсал) симетрији, која је део Стандардног модела физике честица, основне особине честица треба да буду једнаке и делимично супротне онима њихових одговарајућих античестица. Експериментална мерења високе прецизности разлика у основним својствима (као што су масе, наелектрисања, животни век или магнетни моменти) честица и њихових одговарајућих античестица могу бити од помоћи у разумевању асиметрије материје и антиматерије. Ово је контекст ЦЕРН'С Барион Експеримент антибарионске симетрије (БАСЕ).   

Експеримент БАСЕ је дизајниран да истражи симетрију протона антипротона извођењем високо прецизних мерења својстава (као што је унутрашњи магнетни момент) антипротона са делимичном прецизношћу у редоследу дела по милијарди. Следећи корак је поређење ових мерења са одговарајућим вредностима за протоне. За унутрашњи магнетни момент, цео процес се заснива на мерењу Ларморове фреквенције и циклотронске фреквенције.     

Тренутно, ЦЕРН-ов антипротонски успоривач (АД) је једино постројење у којем се антипротони рутински производе и складиште. Ове антипротоне треба проучавати овде у ЦЕРН-овом објекту, међутим флуктуације магнетног поља које генерише акцелератор на локацији ограничавају прецизност мерења антипротонских својстава. Отуда је императив транспорта антипротона произведених у АД у лабораторије на другим локацијама. Али са антиматеријом није лако носити се јер се брзо уништава када дођу у контакт са материјом. Тренутно не постоји одговарајућа технологија за транспорт антипротона у лабораторије на другим локацијама како би истраживачи спровели студије високе прецизности. БАСЕ-СТЕП (Тестови симетрије у експериментима са преносивим антипротонима) је корак напред у овом правцу.  

БАСЕ-СТЕП је релативно компактан уређај дизајниран за складиштење и транспорт антипротона из ЦЕРН-овог објекта до лабораторија на другим локацијама за високо прецизне студије антиматерије. То је подпројекат БАСЕ-а, тежак је око тону и око пет пута је мањи од оригиналног БСЕ експеримента.  

24. октобра 2024, БАСЕ-СТЕП је спровео успешну демонстрацију технологије користећи заробљене протоне као замену за антипротоне. Локално је транспортовао облак од 70 протона у камиону. Ово је био први пример транспорта лабавих честица у замку за вишекратну употребу и важна одскочна даска ка стварању службе за испоруку антипротона експериментима у другим лабораторијама. Уз извесно усавршавање процедура, транспорт антипротона је планиран 2025. године.  

ПУМА (антиПротон Унстабле Маттер Аннихилатион) је још један експеримент сличне природе, али има за циљ другачији циљ. Као и БАСЕ-СТЕП, ПУМА такође укључује припрему преносиве замке за премештање антипротона из ЦЕРН-ове хале Антипротон Децелератор (АД) у свој ИСОЛДЕ објекат за коришћење у проучавању феномена егзотичне нуклеарне физике.  

*** 

Референце:  

1. ЦЕРН. Вести – Експеримент БАСЕ прави велики корак ка преносивој антиматерији. Објављено 25. октобра 2024. Доступно на https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter  

2. ЦЕРН. Извештај о техничком пројекту БАСЕ-СТЕП.  https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf 

3. Сморра Ц., ет ал 2023. БАСЕ-СТЕП: Преносиви антипротонски резервоар за фундаменталне студије интеракција. Рев. Сци. Инструм. 94, 113201. 16. новембар 2023. ДОИ: https://doi.org/10.1063/5.0155492 

4. Ауманн, Т., Бартманн, В., Боине-Франкенхеим, О. ет ал. ПУМА, антипротонско уништавање нестабилне материје. Еур. Пхис. Ј. А 58, 88 (2022). ДОИ: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x 

*** 

Повезани чланци 

• Зашто 'материја' доминира универзумом, а не 'антиматерија'? У потрази за зашто универзум постоји (18. април 2020.) 

• Разоткривање мистерије асиметрије материје и антиматерије универзума са експериментима неутрина осцилација (КСНУМКС мај КСНУМКС)  

• Сударачи честица за проучавање „Веома раног универзума“: демонстриран мионски сударач (КСНУМКС октобар КСНУМКС)  

***