Исследователи Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) совершили исторический прорыв, впервые успешно захватив антиматерию в импровизированную «бутылку» и перевезя её в обычном грузовике. Эксперимент, проведенный в рамках тестового маршрута по территории центра, стал важнейшим этапом для физики высоких энергий. В ходе транспортировки, которая заняла 30 минут, ученым удалось сохранить и переместить 92 антипротона, используя сложную систему магнитного удержания и криогенного охлаждения.
Античастицы, являющиеся зеркальным отражением обычных частиц материи и отличающиеся от них противоположным знаком электрического заряда и магнитного момента, обладают разрушительным свойством. При контакте с материей они аннигилируют, то есть взаимно уничтожаются, выделяя колоссальное количество энергии. Как отмечается в материале, аннигиляция всего одного грамма антиматерии эквивалентна взрыву ядерной бомбы. Согласно гипотезам физиков, после Большого взрыва материя и антиматерия возникли в равных количествах, однако их последующая взаимная аннигиляция должна была оставить Вселенную практически пустой. Сегодня же окружающий нас мир почти полностью состоит из материи, и причина этого фундаментального дисбаланса остается одной из главных загадок современной науки.
Изучение антиматерии в лабораторных условиях сопряжено с колоссальными трудностями из-за ее нестабильности. ЦЕРН остается единственным научным центром в мире, способным производить антиматерию в количествах, пригодных для исследований. Теперь же он стал и первым местом, где научились перевозить этот ценный и опасный материал между лабораториями в рамках эксперимента BASE-STEP. Физик Стефан Ульмер из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе, выступающий официальным представителем коллаборации BASE, назвал это событие историческим моментом для всего человечества, сравнив его с открытием большой бутылки шампанского, отпразднованным вместе с научным сообществом.
Для того чтобы сделать транспортировку возможной, ученые разработали специальную установку BASE-STEP, представляющую собой своеобразную «бутылку» весом около тонны. В основе устройства лежит сочетание сверхпроводящих магнитов и криогенной системы на жидком гелии, способной охлаждать оборудование до температуры, близкой к абсолютному нулю (минус 269 градусов Цельсия). Антипротоны удерживаются внутри в вакуумной камере с помощью электрических и магнитных полей, не позволяя им соприкоснуться с материальными стенками. Вся конструкция специально разработана для того, чтобы выдерживать вибрации и удары, неизбежные при дорожной перевозке. Во время тестового заезда, протяженность которого составила более восьми километров по территории ЦЕРН, грузовик двигался с максимальной скоростью 42 километра в час.
Необходимость в создании мобильной установки продиктована требованиями к точности экспериментов. Стационарное оборудование BASE, предназначенное для изучения свойств антипротонов, чувствительно к малейшим флуктуациям магнитного поля. Эти флуктуации, которые в 20 тысяч раз слабее магнитного поля Земли, незаметны за пределами здания, но существенно ограничивают точность измерений внутри него. Возможность перевозить антипротоны в специально оборудованное место, свободное от подобных помех, открывает перспективы для проведения более тонких экспериментов. По словам Кристиана Сморры, ответственного за проект BASE-STEP, успешная транспортировка антипротонов, которой предшествовали прошлогодние испытания с протонами, знаменует собой значительный прогресс в достижении поставленной цели.
В ближайших планах исследователей — отработка процедур извлечения и передачи перевезенных антипротонов в другую ловушку уже в новом здании. В долгосрочной перспективе, ориентировочно к 2029 году, команда намерена осуществить транспортировку антипротонов на гораздо большее расстояние — в Университет Генриха Гейне в Дюссельдорфе, расположенный в 700 километрах от ЦЕРН, где для них уже создается специальная экспериментальная площадка, защищенная от магнитных помех.