Οι φυσικοί μπορεί να έχουν καταλάβει το πώς να μεταφέρουν με ασφάλεια την αντιύλη

Οι φυσικοί έχουν κάνει μια σημαντική ανακάλυψη στη μεταφορά αντιύλης, ολοκληρώνοντας επιτυχώς μια ξηρή διαδρομή χρησιμοποιώντας άλλα υποατομικά σωματίδια.

Αυτή σηματοδοτεί την πρώτη φορά που χαλαρά σωματίδια μεταφέρονται με αυτόν τον τρόπο και ανοίγει το δρόμο για μια μέθοδο αποστολής αντιύλης από το CERN σε εγκαταστάσεις που μπορούν να τη μελετήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ.

Η αντιύλη δεν ταξιδεύει καλά – σε τελική ανάλυση, τείνει απλώς να εξαφανίζει οποιοδήποτε δοχείο στο οποίο την κολλάτε. Αλλά οι επιστήμονες στο CERN έχουν αναπτύξει μια εξειδικευμένη παγίδα που ονομάζουν BASE-STEP, η οποία θα μπορούσε να συγκρατήσει και να μεταφέρει αυτό το περίεργο υλικό.

Στα τέλη Οκτωβρίου, η ομάδα έδειξε ότι το BASE-STEP λειτουργεί όπως είχε προγραμματιστεί, φορτώνοντας ένα «σύννεφο» 70 μη συνδεδεμένων πρωτονίων στην παγίδα, φορτώνοντάς το σε ένα φορτηγό και οδηγώντας το στην κύρια τοποθεσία του CERN. Ευτυχώς, το εύθραυστο φορτίο επέζησε από το σύντομο ταξίδι.

«Αν μπορείτε να το κάνετε με πρωτόνια, θα λειτουργήσει και με αντιπρωτόνια», λέει ο φυσικός του CERN, Christian Smorra, επικεφαλής του BASE-STEP. “Η μόνη διαφορά είναι ότι χρειάζεστε έναν πολύ καλύτερο θάλαμο κενού για τα αντιπρωτόνια.”

Η αντιύλη είναι κάτι σαν ο «κακός δίδυμος» της κανονικής ύλης – η κύρια διαφορά είναι ότι ένα σωματίδιο και το αντισωματίδιο του έχουν το αντίθετο φορτίο. Ακούγεται απλό, αλλά οι προεκτάσεις είναι τεράστιες. Εάν τα σωματίδια αντιύλης αγγίξουν εκείνα της κανονικής ύλης, ακόμα και του αέρα, εξαφανίζονται το ένα το άλλο σε μια έκρηξη ενέργειας.

Ως αποτέλεσμα, η αντιύλη έχει συνήθως μια φευγαλέα ύπαρξη, που σημαίνει ότι είναι δύσκολο να κατασκευαστεί και ακόμη πιο δύσκολο να μελετηθεί. Ο επιβραδυντής αντιπρωτονίων (AD) του CERN είναι ένα από τα λίγα μέρη στη Γη που μπορεί να δημιουργήσει με συνέπεια αντιύλη και στη συνέχεια τροφοδοτείται σε μια σειρά κοντινών πειραμάτων που την εξετάζουν με διαφορετικούς τρόπους .

Για να αποθηκευτεί το υλικό αρκετό καιρό ώστε να μελετηθεί, η αντιύλη πρέπει να αιωρηθεί σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο για να μην αγγίζει τις πλευρές. Το πείραμα BASE κάνει ακριβώς αυτό και μπορεί να αποθηκεύσει σωματίδια αντιύλης για πολύ περισσότερο από ένα χρόνο. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά πειράματα που μπορούν να γίνουν επιτόπου.

«Ο εξοπλισμός του επιταχυντή στην αίθουσα AD δημιουργεί διακυμάνσεις στο μαγνητικό πεδίο που περιορίζουν πόσο μακριά μπορούμε να ωθήσουμε τις μετρήσεις ακριβείας μας», λέει ο σωματιδιακός φυσικός του CERN Στέφαν Ούλμερ.

«Αν θέλουμε να κατανοήσουμε ακόμη βαθύτερα τις θεμελιώδεις ιδιότητες των αντιπρωτονίων, πρέπει να απομακρυνθούμε».

Γι’ αυτό το CERN κατασκεύασε το BASE-STEP , μια μικρότερη, φορητή έκδοση μήκους 1,9 μέτρων ή μόλις το ένα πέμπτο του μεγέθους του BASE. Έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει τα αντισωματίδια από τα χτυπήματα και τα κουνήματα που θα περιμένατε κατά τη διάρκεια ενός οδικού ταξιδιού, και για να γίνει αυτό, υπάρχει πολύς εξοπλισμός στριμωγμένος σε αυτόν τον μικρό χώρο.

Το BASE-STEP συσκευάζει έναν θάλαμο κενού για να συγκρατεί τα αντισωματίδια, έναν υπεραγώγιμο μαγνήτη για τη δημιουργία των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που απαιτούνται για την αναστολή τους, ένα κρυογονικό σύστημα που χρησιμοποιεί υγρό ήλιο για να ψύξει αυτόν τον μαγνήτη και μπαταρίες για να λειτουργήσει ολόκληρο το πράγμα.

Για αυτήν την πρώτη δοκιμαστική δοκιμή, οι επιστήμονες δεν χρησιμοποίησαν σωματίδια αντιύλης αλλά 70 χαλαρά πρωτόνια, τα οποία είναι επίσης ευαίσθητα στο σοκ. Αυτά τα αδέσμευτα σωματίδια απλώς φαγουρίζουν για να σχηματίσουν νέους δεσμούς, οπότε αν κινηθούν υπερβολικά, θα τραβηχτούν πίσω στους ατομικούς πυρήνες. Είναι πολύ λιγότερο πολύτιμοι να χάσουν αν δεν τα καταφέρουν.

Το πείραμα ήταν επιτυχές, με τα πρωτόνια να κάνουν το ταξίδι τους με φορτηγό στην περιοχή. Μετά από λίγη περισσότερη προσαρμογή, η ομάδα σχεδιάζει να μεταφέρει το πρώτο της φορτίο αντιύλης το επόμενο έτος. Ένα ξεχωριστό πείραμα που ονομάζεται PUMA στοχεύει επίσης να κάνει το ίδιο πράγμα το 2025.

«Τελικά θέλουμε να είμαστε σε θέση να μεταφέρουμε αντιύλη στα ειδικά εργαστήρια ακριβείας μας στο Πανεπιστήμιο Heinrich Heine στο Ντίσελντορφ, κάτι που θα μας επιτρέψει να μελετήσουμε την αντιύλη με τουλάχιστον 100 φορές βελτιωμένη ακρίβεια», λέει ο Smorra .

“Μακροπρόθεσμα, θέλουμε να το μεταφέρουμε σε οποιοδήποτε εργαστήριο στην Ευρώπη. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να έχουμε μια γεννήτρια ρεύματος στο φορτηγό. Αυτή τη στιγμή διερευνούμε αυτήν την πιθανότητα.”