В ходе эксперимента ловушка, заполненная антипротонами, была успешно перемещена через основную площадку ЦЕРН, что является замечательным первым шагом на пути к доставке антиматерии в другие европейские лаборатории.

Грузовик перевозит ловушку BASE-STEP, заполненную антипротонами. Фото ЦЕРН

Команде BASE удалось накопить облако из 92 антипротонов в инновационной портативной криогенной ловушке Пеннинга, затем отсоединить ее от экспериментальной установки, погрузить на грузовик и продолжить работу эксперимента после транспортировки. Это замечательное достижение, учитывая, что антиматерию очень трудно сохранить, поскольку она аннигилирует при контакте с материей. Это событие является важным экспериментом, конечная цель которого – транспортировка антипротонов в другие европейские лаборатории, где можно проводить высокоточные измерения свойств антипротонов.

Антиматерия – это природный аналог обычной материи, отличающийся от неё лишь инверсией электрического заряда и магнитного момента своих составляющих частиц. Согласно законам физики, Большой взрыв должен был породить равное количество материи и антиматерии. Эти равные по величине, но противоположные по направлению частицы быстро бы аннигилировали друг друга, оставив пустую Вселенную. Однако наша Вселенная преимущественно состоит из материи, и этот дисбаланс десятилетиями ставит ученых в тупик. Физики предполагают, что существуют скрытые различия, которые могут объяснить, почему материя сохранилась, а антиматерия почти исчезла.

Чтобы углубить понимание антиматерии, коллаборация BASE стремится точно измерить свойства антипротонов - их собственный магнитный момент, а затем сравнить эти измерения с измерениями для протонов. Но оборудование на «фабрике антиматерии» ЦЕРН, где расположена BASE, генерирует флуктуации магнитного поля, которые ограничивают точные измерения. Флуктуации ничтожно малы, порядка одной миллиардной тесла, в 20 000 раз меньше магнитного поля Земли и необнаружимы за пределами здания. Однако точность измерений, проводимых в BASE, такова, что для получения еще более глубокого понимания фундаментальных свойств антипротонов потребуется вынести эксперимент за пределы здания.

«Фабрика антиматерии» ЦЕРН — единственное место в мире, где можно производить, хранить и изучать антипротоны. Два последовательных замедлителя, замедлитель антипротонов и кольцо антипротонов сверхнизкой энергии предоставляют возможность проведения нескольких экспериментов с антипротонами низкой энергии. BASE удерживала антипротоны более года. Сейчас разработан новаторский подход для их транспортировки для более точных экспериментов с помощью ловушки BASE-STEP. Цель BASE-STEP — иметь возможность улавливать антипротоны и доставлять их в европейские лаборатории, способные проводить высокоточные измерения антипротонов, что, к сожалению, невозможно на месте. Ловушка BASE-STEP достаточно мала, чтобы ее можно было погрузить на грузовик и пройти через обычные лабораторные двери, и она может выдерживать тряску и вибрации при транспортировке. Нынешний аппарат, включающий сверхпроводящий магнит, криогенное охлаждение жидким гелием, резервы энергии и вакуумную камеру, которая улавливает античастицы с помощью магнитных и электрических полей, весит 1000 килограммов: гораздо компактнее, чем BASE или любая другая существующая система, используемая для изучения антиматерии.

Чтобы добраться до первого пункта назначения в Германии потребуется как минимум 8 часов. Это означает, что нужно поддерживать температуру сверхпроводящего магнита ловушки ниже 8,2 К. Поэтому, помимо жидкого гелия, им понадобится генератор для питания криоохладителя на грузовике. В настоящее время эта возможность изучается. И самая большая проблема в пункте назначения - перенести антипротоны в эксперимент, не допустив их исчезновения. Транспортировка антиматерии — это новаторский и амбициозный проект, и можно поздравить коллаборацию BASE с этим впечатляющим достижением.