Антиматерию впервые перевезли в машине в рамках эксперимента

Ученые в Женеве впервые предприняли экспериментальную поездку в грузовике с антипротонами в ходе беспрецедентного эксперимента, который был признан успешным. Об этом 24 марта сообщил Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН).

Около 100 антипротонов совершили 20-минутное путешествие на грузовике по территории кампуса лаборатории физики элементарных частиц. Эта демонстрация стала первым испытанием для службы доставки антиматерий, которая, как надеются ученые, в будущем позволит транспортировать антипротоны по запросу в лаборатории по всей Европе для изучения их загадок.

Ученым удалось накопить облако из антипротонов в инновационной портативной криогенной ловушке Пеннинга, отсоединить ее от экспериментальной установки, погрузить на грузовик и продолжить эксперимент после транспортировки. Это замечательное достижение, учитывая, что антиматерию очень трудно сохранить, поскольку она аннигилирует при контакте с материей.

Антипротоны находились в вакууме внутри специально разработанного ящика и удерживались на месте с помощью переохлажденных магнитов (при температуре -268 градусов).

Перед поездкой около трех часов криогенный контейнер весом почти 1000 килограммов медленно поднимался краном и перемещался через огромное лабораторное помещение на грузовик.

После поездки антипротоны были возвращены в свою обычную лабораторную зону — они не смогли переместиться во время транспортировки и аннигиляции не произошло (хотя она была бы настолько мала, что не была бы обнаружена человеческим глазом). Операция завершилась аплодисментами, заявлениями об успехе и бутылкой шампанского.

Антиматерия — это встречающийся в природе класс частиц, почти идентичных обычной материи, за исключением того, что электрический заряд и магнитный момент поменяны местами. Согласно законам физики, Большой взрыв должен был породить равное количество материи и антиматерии. Эти равные по величине, но противоположные по знаку 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.

Для углубления понимания антиматерии ученые стремятся точно измерить свойства антипротонов, а затем сравнить эти измерения с измерениями, полученными для протонов. Но теперь они сталкиваются с проблемой: установки и оборудование в «фабрике антиматерии» ЦЕРН генерируют флуктуации магнитного поля, которые ограничивают возможности точных измерений. Эти флуктуации ничтожно малы, порядка одной миллиардной тесла, в 20 000 раз меньше магнитного поля Земли и необнаружимы за пределами здания, но точность измерений такова, что для получения еще более глубокого понимания фундаментальных свойств антипротонов потребуется перенести эксперимент за пределы здания.

«Фабрика антиматерии» ЦЕРН — единственное место в мире, где можно производить, хранить и изучать антипротоны. Два последовательно работающих замедлителя, Антипротонный замедлитель (AD) и кольцо антипротонов сверхнизкой энергии (ELENA), предоставляют возможность проведения нескольких экспериментов с низкоэнергетическими антипротонами — чем ниже их энергия, тем легче их хранить и изучать. Для продолжения экспериментов был разработан этот новаторский подход, позволяющий перейти к следующему этапу: транспортировке антипротонов в автономное пространство для более точных экспериментов, а также для обмена ими. Также была разработана «ловушка»: устройство, предназначенное для хранения и транспортировки антипротонов.

Установка достаточно мала, чтобы ее можно было погрузить на грузовик и пройти через обычные лабораторные двери, а также она способна выдерживать тряску и вибрации при транспортировке. Нынешний аппарат, включающий сверхпроводящий магнит, криогенное охлаждение жидким гелием, резервы энергии и вакуумную камеру, которая удерживает античастицы с помощью магнитных и электрических полей, весит 1000 килограммов: это гораздо компактнее, чем любая другая существующая система, используемая для изучения антиматерии.