Nézze meg a sporthíreket is
Iratkozzon fel hírlevelünkre Nézze meg a sporthíreket is
A CERN AD terme az egyetlen hely a világon, ahol a tudósok tárolni és tanulmányozni tudják az antiprotonokat. De a BASE kísérleten dolgozó tudósok remélik, hogy egy nap változtatnak ezen a BASE-STEP alprojektjükkel.A BASE-STEP egy olyan berendezés, amit arra terveznek, hogy antiprotont tároljanak és szállítsanak vele. A CERN tudósai és mérnökei egy fontos lépést tettek e cél felé: 70 protonból álló felhőt szállítottak egy teherautóban a CERN fő helyszínein át. Christian Smorra, a BASE-STEP vezetője azt nyilatkozta, hogy ha meg tudják tenni protonokkal, működni fog antiprotonokkal is, a proton antianyag párjával. Az egyetlen különbség az, hogy az antiprotonokhoz sokkal jobb vákuumkamrára van szükség.
Ez volt az első eset, hogy szabad részecskéket szállítottak egy újrahasználható csapdában, amit a tudósok aztán kinyitnak egy új helyszínen, majd áthelyezik a tartalmat egy másik kísérletbe. A végcél az, hogy egy antiproton szállító eszközt hozzanak létre, hogy a CERN-ből más laboratóriumokba szállítsanak antiprotonokat.
Az antianyag egy természetesen előforduló részecskefajta, ami majdnem azonos a rendes anyaggal, kivéve, hogy a töltésük és mágneses tulajdonságaik ellentétesek. Ez évtizedek óta zavarba ejti a tudósokat, mert a fizika törvényei szerint az Ősrobbanásnak egyenlő mennyiségű anyagot és antianyagot kellett volna létrehoznia. Ezeknek az egyenlő-de-ellentétes részecskéknek gyorsan meg kellett volna semmisíteniük egymást, és egy párolódó, üres Univerzum kellett volna maradjon. A fizikusok azt gyanítják, hogy vannak rejtett különbségek, amik megmagyarázzák, miért van az, hogy az anyag túlélt, az antianyag meg csaknem mind eltűnt.
A BASE kísérlet célja, hogy megválaszolja ezt a kérdést úgy, hogy pontosan megméri az antiprotonok tulajdonságait, mint például a belső mágneses momentum, aztán összehasonlítják a méréseket a protonokéval. A kísérlet precizitását azonban korlátozza a helyszín.
Stefan Ulmer, a BASE szóvívője azt nyilatkozta, hogy az AD teremben lévő gyorsító felszerelés mágneses mező fluktuációkat generál, ami korlátozza az elérhető precizitást.
A BASE-STEP célja, hogy csapdába ejtse az antiprotonokat, aztán olyan intézménybe szállítsák, ahol a tudósok nagyobb precizitással tudják tanulmányozni őket. Ehhez szükség van egy olyan eszközre, ami elég kicsi ahhoz, hogy betegyék egy teherautóba és ellenáll a zötykölődéseknek és rezgéseknek, amik elkerülhetetlenek a földi szállítás során. A jelenlegi berendezés 1.000 kilogramm és emelődarukra van szükség, amivel a kísérleti teremből kiemelik és átteszik a teherautóba. A berendezés egy szupravezető mágnesből, kriogén hűtésből, energia tartalékokból, és egy a részecskéket mágneses és elektromos mezőkkel csapdába ejtő vákuumkamrából áll. Bár egy tonnát nyom, a BASE-STEP sokkal kompaktabb, mint bármely, az antianyag tanulmányozásához használt létező rendszer. Például, ötször kisebb a lábnyoma, mint az eredeti BASE kísérleté, mivel elég keskenynek kell lennie ahhoz, hogy keresztülférjen a szokásos laboratóriumi ajtókon.
A próba során a tudósok protonokat ejtettek csapdába, azok helyettesítették az antiprotonokat. A protonok kulcsfontosságú összetevői minden atomnak, melyek közül a legegyszerűbb a hidrogén (egy proton és egy elektron).
Nagy feladat a protonokat szabad részecskékként tárolni és aztán áthelyezni egy teherautóba, mivel bármi kis zavarás visszahúzza a kötetlen protonokat az atommagba.
Smorra azt mondta, hogy, amikor az úton szállítják, a csapdarendszer ki van téve gyorsulásnak és rezgéseknek, és a laboratóriumi kísérletek rendszerint nem erre vannak tervezve. Egy olyan csapdarendszert kellett építenünk, ami elég robusztus ahhoz, hogy kiállja ezeket az erőket, és most ezt, első ízben, letesztelték. De a legnagyobb potenciális akadály jelenleg nem az út egyenetlensége, hanem a forgalmi dugók. Ha túl hosszú ideig tart az utazás, egy bizonyos ponton ki fognak fogyni a héliumból.
A folyékony hélium tartja a csapda szupravezető mágnesét 8.2 Kelvin-fok alatt: maximum működési hőmérsékletén. Ha az út túl sokáig tart, elveszik a mágneses mező és a csapdába ejtett részecskék felszabadulnak és eltűnnek, amint érintkezésbe kerülnek a rendes anyaggal.
A végső cél az, hogy az antianyagot Düsseldorfba, a Heinrich Heine Egyetemre vigyék, ahol az antianyagot legalább 100-szor jobb precizitással tudják tanulmányozni. Hosszabb távon az a cél, hogy bármely európai laboratóriumba át tudják szállítani az antiprotonokat. Ez azt jelenti, hogy a teherautón szükségük van egy áramfejlesztőre. Jelenleg vizsgálják ezt a lehetőséget. A csapat azt tervezi, hogy finomítja a procedúrát azzal a céllal, hogy jövőre antianyagot szállítsanak.
Ezzel a technológiával egzotikus részecskéket is lehet tanulmányozni. Egy másik kísérlet, a PUMA, egy szállítható csapdát készít. Az a terv, hogy jövőre antiprotonokat szállítanak az AD teremtől 600 méterre lévő CERN’s ISOLDA intézménybe, hogy az egzotikus atommagok szerkezetét és tulajdonságait tanulmányozzák.
(Forrás: CERN: https://home.cern/)
