CERN mokslininkai pirmą kartą sėkmingai pervežė antiprotonus keliu, išbandydami mobilią antimedžiagos gabenimo sistemą. Bandymo metu speciali įranga buvo pakrauta į sunkvežimį ir apvežta maždaug 10 kilometrų maršrutu CERN teritorijoje, o dalelės po kelionės liko išlaikytos spąstuose.
Antimedžiaga laikoma vienu sudėtingiausių šiuolaikinės fizikos tyrimų objektų, nes susidūrusi su įprasta medžiaga ji anihiliuoja ir akimirksniu virsta energingų dalelių pliūpsniu. Dėl to net ir nedidelis antiprotonų kiekis turi būti saugomas itin aukšto vakuumo sąlygomis, o visa sistema privalo būti apsaugota nuo vibracijų ir temperatūros svyravimų.
„Dalelės sugrįžo, taigi tai buvo sėkmė“, – sakė CERN fizikas Stefanas Ulmeris.
Kam to reikia mokslui
Matoma Visatos medžiaga ir antimedžiaga pagal šiuolaikines teorijas turėtų būti beveik identiškos, tik jų elektriniai krūviai ir kai kurios magnetinės savybės yra priešingos. Vis dėlto vienas didžiausių neatsakytų klausimų išlieka, kodėl po Didžiojo sprogimo Visatoje akivaizdžiai įsivyravo medžiaga, nors pradžioje, tikėtina, turėjo susidaryti panašūs medžiagos ir antimedžiagos kiekiai.
CERN veikianti antimedžiagos gamykla yra vienintelė vieta pasaulyje, kur antiprotonai ne tik pagaminami, bet ir sistemingai lėtinami, kaupiami bei tiriami. Tačiau darbas šalia greitintuvų infrastruktūros turi trūkumų: greitintuvo ir lėtintuvo darbo režimai sukelia elektromagnetinius ir mechaninius trikdžius, kurie riboja matavimų tikslumą.
„Tai atveria tiek daug galimybių“, – sakė CERN techninis koordinatorius Francois Butinas.
Kaip buvo gabenami antiprotonai
Per pasirengimą bandymui mokslininkai sugavo 92 antiprotonų debesį ir uždarė jį į pervežimui pritaikytus kriogeninius Penningo spąstus. Dalelės buvo atšaldytos iki 8,2 kelvino, tai yra maždaug minus 268 laipsnių Celsijaus, kad jų judėjimas sulėtėtų ir būtų lengviau stabiliai išlaikyti spąstuose.
Pati sistema, sverianti apie 850 kilogramų, buvo pakelta kranu ir atsargiai pakrauta ant platformos tipo sunkvežimio. Didžiausia rizika buvo kelionės metu, nes važiuojant atsiranda papildomų vibracijų, galinčių paveikti spąstų stabilumą ir matavimo elektroniką.
Kelionės metu Stefanas Ulmeris realiuoju laiku stebėjo signalą, pagal kurį sprendžiama, ar antiprotonai vis dar laikomi spąstuose. Po važiavimo jis patvirtino, kad dalelės išliko savo vietoje, o užfiksuoti nedideli signalo pokyčiai buvo susiję su detektoriaus rezonansinio dažnio poslinkiu keliais hercais, o ne su antiprotonų praradimu.
Kitas žingsnis: laboratorijos visoje Europoje
CERN tikslas yra neapsiriboti simboliniu bandymu teritorijoje, o ateityje antiprotonus vežti į kitas Europos laboratorijas, kur aplinka ramesnė ir tikslumo reikalaujantys matavimai gali būti atlikti geriau. Mokslininkų vertinimu, tyrimus perkėlus iš greitintuvo aplinkos į specializuotas tikslaus matavimo laboratorijas, kai kuriais atvejais būtų įmanoma pasiekti nuo 100 iki 1 000 kartų geresnį matavimų tikslumą.
Viena pirmųjų numatomų krypčių yra tiksliųjų matavimų laboratorija Diuseldorfe, į kurią kelionė keliu truktų apie aštuonias valandas. Tokiam maršrutui reikėtų užtikrinti, kad spąstų superlaidus magnetas visą laiką išliktų žemesnėje nei 8,2 kelvino temperatūroje, o atvykus antiprotonus dar tektų saugiai perkelti į kitą eksperimentinę sistemą, neleidžiant jiems anihiliuoti.
„Didžiausias iššūkis bus atvykus perkelti antiprotonus į eksperimentą taip, kad jie neišnyktų“, – sakė BASE-STEP eksperimento vadovas Christianas Smorra.
Šis bandymas laikomas svarbiu žingsniu link platesnės antimedžiagos tyrimų infrastruktūros, kai dalelės būtų ne tik gaminamos CERN, bet ir reguliariai tiekiamos kitoms mokslinėms grupėms. Tai galėtų pagreitinti fundamentinių simetrijų tyrimus ir suteikti naujų duomenų, padedančių aiškintis, kodėl Visatoje dominuoja medžiaga.
Šaltiniai:
– https://home.cern/news/press-release/experiments/base-experiment-cern-succeeds-transporting-antimatter
– https://home.cern/science/accelerators/antiproton-decelerator
– https://home.cern/science/physics/antimatter
Leave a Reply