Wetenschappers van CERN bereiden zich voor op een historische primeur: het transporteren van antimaterie op de openbare weg. Het experiment, genaamd STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons), omvat het verplaatsen van een kleine hoeveelheid antiprotonen – ongeveer 100 deeltjes – per vrachtwagen rond een lus van vier kilometer op de CERN-campus. Deze demonstratie is een cruciale stap in de richting van het opzetten van een toekomstige antimaterieleveringsdienst voor laboratoria in heel Europa.
De uitdaging van antimaterietransport
Antimaterie, de tegenhanger van gewone materie met een tegengestelde lading, is notoir moeilijk te hanteren. Het vernietigt onmiddellijk bij contact met materie, waardoor energie vrijkomt. Sinds de jaren twintig weten wetenschappers van het bestaan ervan, maar het produceren en opslaan ervan in betekenisvolle hoeveelheden werd pas decennia later mogelijk. De Antimaterie Decelerator van CERN is momenteel de enige faciliteit die op betrouwbare wijze antiprotonen kan produceren en opslaan.
Het belangrijkste obstakel voor transport is niet de kwantiteit, maar interferentie. Precisie-experimenten vereisen het isoleren van antimaterie van externe magnetische velden. De faciliteit van CERN maakt veel lawaai door magnetische fluctuaties, wat nauwkeurige metingen moeilijk maakt. Het verplaatsen van de antimaterie naar een rustigere locatie is de oplossing.
Een draagbare antimaterieval ontwikkelen
Het STEP-project heeft een op zichzelf staand systeem ontwikkeld om deze uitdaging te overwinnen. De val, die ongeveer 850 kilogram weegt, gebruikt slechts 30 liter vloeibaar helium om supergeleidende magneten op bijna het absolute nulpunt te houden. Cruciaal is dat het systeem is ontworpen om voor tests op batterijvoeding te werken, wat de onafhankelijkheid van de infrastructuur van de faciliteit aantoont.
Het apparaat bevat ook een aangepast vacuümsysteem om ervoor te zorgen dat er tijdens het transport geen verdwaalde materie het antimateriemonster vervuilt. In 2024 testte het team het systeem met succes met reguliere protonen, en nu zijn ze klaar voor de echte test met antiprotonen.
Het experiment en toekomstige implicaties
Ongeveer 100 antiprotonen zijn al vertraagd en veiliggesteld in de val. Dinsdagochtend zal een kraan het apparaat op een speciaal aangedreven vrachtwagen laden, die de vier kilometer lange lus zal voltooien voordat hij terugkeert naar de antimateriefabriek.
Als dit lukt, zou dit de deur kunnen openen voor het leveren van antimaterie aan laboratoria buiten CERN, zoals de nieuwe faciliteit aan de Heinrich Heine Universiteit Düsseldorf. Een volledige operatie zal echter waarschijnlijk nog jaren op zich laten wachten vanwege de voortdurende upgrades van de Large Hadron Collider (voltooiing verwacht tegen eind 2028).
“Er is niets gevaarlijks aan het transport van antimaterie, omdat de hoeveelheid die we transporteren zo klein is”, verzekert projectleider Christian Smorra. “Als je 1000 antiprotonen transporteert en het gaat verloren, merk je het niet eens.”
Dit experiment is meer dan een technisch hoogstandje; het luidt het begin in van een nieuw tijdperk in antimaterieonderzoek. Het vermogen om deze ongrijpbare deeltjes te verplaatsen zal het onderzoek naar de reden waarom het universum wordt gedomineerd door materie versnellen, waardoor fundamentele inzichten in de aard van de werkelijkheid mogelijk worden ontsloten.
