Грузовик с протонами – прелюдия к эре антиматерии? CERN тестирует технологию, которая может изменить физику элементарных частиц

Антиматерия — субстанция, долгое время обитавшая исключительно в фантастических романах, становится все более ощутимой реальностью благодаря работе учёных в ЦЕРНе. В замедлителе антипротонов (AD) исследователи не просто получают антипротоны, но и учатся хранить их в течение длительных периодов, что само по себе является технологическим прорывом. Эксперимент BASE, например, демонстрирует возможность содержания антипротонов более года — нетривиальная задача, учитывая их свойство аннигилировать при столкновении с обычной материей.

Однако амбиции ученых простираются гораздо дальше простого хранения. Подпроект BASE-STEP нацелен на создание мобильной установки для транспортировки антиматерии, что потенциально может перевернуть существующие подходы к исследованиям в этой области. Недавний эксперимент по перевозке облака из 70 протонов в грузовике через территорию ЦЕРНа стал важным этапом на пути к этой амбициозной цели. Протоны в данном случае выступили своеобразным «тренажером» для отработки технологий, которые в дальнейшем будут применены к антиматерии. Как отметил руководитель BASE-STEP Кристиан Смо́рра, принципиальной разницы между транспортировкой протонов и антипротонов нет, за исключением более жестких требований к вакууму в камере для антиматерии.

Значение этого эксперимента трудно переоценить. Впервые удалось переместить свободные частицы в многоразовой ловушке, открывающей возможность для их последующего использования в других экспериментах. В перспективе это позволит создать целую инфраструктуру по доставке антиматерии из ЦЕРНа в различные лаборатории мира, демократизируя доступ к этому уникальному исследовательскому ресурсу.

Главная загадка антиматерии — её асимметрия с обычной материей во Вселенной. Согласно теории Большого взрыва, материя и антиматерия должны были возникнуть в равных количествах, мгновенно аннигилировав друг друга. Однако реальность оказалась иной: материя доминирует, а антиматерия практически отсутствует. Именно поиск ответа на этот фундаментальный вопрос является одной из движущих сил экспериментов, подобных BASE, направленных на прецизионное измерение свойств антипротонов.

Перевозка антиматерии — необходимый шаг для повышения точности этих измерений. В отличие от зала AD в ЦЕРНе, где работа ускорителя создает магнитные помехи, внешние лаборатории могут обеспечить более стабильные условия. Именно поэтому компактность и мобильность установки BASE-STEP, способной выдержать транспортировку, так важны.

Создание такой установки — сложная инженерная задача. Несмотря на то, что BASE-STEP весит целую тонну, он значительно меньше аналогичных систем, и его размеры позволяют перемещать его через стандартные двери. Однако главные трудности, как выяснилось, связаны не с вибрациями при перевозке, а с возможными пробками, которые могут привести к испарению жидкого гелия, необходимого для охлаждения сверхпроводящего магнита.

Успешный тест с протонами — лишь первый шаг. Ученые планируют усовершенствовать технологию и уже в следующем году начать транспортировку антиматерии. Это откроет новые горизонты для исследований не только антиматерии, но и других экзотических частиц, обеспечивая ученым более гибкий и эффективный инструмент для разгадки тайн Вселенной.