Naukowcy z CERN przygotowują się do historycznego pierwszego kroku: transportu antymaterii drogami publicznymi. Eksperyment o nazwie STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons) polega na przemieszczaniu ciężarówką niewielkiej liczby antyprotonów – około 100 cząstek – wokół 4-kilometrowego pierścienia na terenie CERN. Ta demonstracja stanowi kluczowy krok w kierunku stworzenia przyszłej usługi dostarczania antymaterii dla laboratoriów w całej Europie.
Trudność w transporcie antymaterii
Antymateria, przeciwnie naładowany odpowiednik zwykłej materii, jest niezwykle trudna w obsłudze. W kontakcie z materią natychmiast ulega anihilacji, uwalniając energię. Od lat dwudziestych XX wieku naukowcy wiedzieli o jego istnieniu, ale jego produkcję i przechowywanie w znacznych ilościach stało się możliwe dopiero kilkadziesiąt lat później. Akcelerator antymaterii CERN jest obecnie jedynym obiektem zdolnym do niezawodnej produkcji i przechowywania antyprotonów.
Głównym problemem transportu nie jest ilość, ale interferencja. Aby eksperymenty były dokładne, konieczne jest odizolowanie antymaterii od zewnętrznych pól magnetycznych. W ośrodku CERN występują zakłócenia spowodowane wahaniami pola magnetycznego, co utrudnia dokładne pomiary. Rozwiązaniem problemu jest przeniesienie antymaterii w spokojniejsze miejsce.
Tworzenie przenośnej pułapki na antymaterię
W ramach projektu STEP opracowano samowystarczalny system pozwalający przezwyciężyć ten problem. Pułapka, która waży około 850 kilogramów, wykorzystuje zaledwie 30 litrów ciekłego helu do utrzymania magnesów nadprzewodzących w temperaturach bliskich zera absolutnego. Co ważne, system zaprojektowano do pracy na bateriach w trybie testowym, wykazując niezależność od infrastruktury obiektu.
Urządzenie zawiera również niestandardowy system próżniowy, który gwarantuje, że żadne ciała obce nie zanieczyszczą próbki antymaterii podczas transportu. W 2024 roku zespół pomyślnie przetestował system ze zwykłymi protonami, a teraz jest gotowy na prawdziwy test z antyprotonami.
Eksperyment i przyszłe konsekwencje
Około 100 antyprotonów zostało już spowolnionych i bezpiecznie zabezpieczonych w pułapce. We wtorek rano dźwig załaduje urządzenie na specjalnie przygotowaną ciężarówkę, która przed powrotem do fabryki antymaterii zrobi 4-kilometrową pętlę.
Jeśli projekt się powiedzie, może otworzyć drzwi do dostarczania antymaterii do laboratoriów poza CERN, takich jak nowy obiekt na Uniwersytecie Heinricha Heinego w Düsseldorfie. Jednak operacja na pełną skalę prawdopodobnie zajmie lata ze względu na trwające modernizacje Wielkiego Zderzacza Hadronów (zakończenie przewidywane na koniec 2028 r.).
„Transport antymaterii nie jest niebezpieczny, ponieważ transportujemy tak małe ilości” – zapewnia kierownik projektu Christian Smora. „Jeśli będziesz przewozić 1000 antyprotonów, a one się zgubią, nawet tego nie zauważysz”.
Ten eksperyment to coś więcej niż wyczyn techniczny; sygnalizuje początek nowej ery w badaniach nad antymaterią. Zdolność do poruszania tych nieuchwytnych cząstek przyspieszy badanie, dlaczego we wszechświecie dominuje materia, potencjalnie ujawniając podstawową wiedzę o naturze rzeczywistości.
