Изучение протонов: физики испытывают тару для перевозки антиматерии
Специалисты Европейского центра ядерных исследований (CERN) осуществили перевозку 70 протонов в грузовике на расстояние 600 метров. Суть операции заключалась в том, чтобы доставить протоны в новое место назначения. В следующем году запланировано отправить антиматерию на дальние расстояния. Антиматрия, изучение которой стало основным направлением в физике, требует использования уникальной технологии, позволяющей сохранять и транспортировать свободные частицы на значительные расстояния.
Логика эксперимента ‘экспедиторов’ международной коллегии BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) такова: удачная доставка протонов в целости и сохранности исключает возможность соединения положительно заряженных частиц с отрицательными электронами, что могло бы привести к их аннигиляции. Новый эксперимент назвали BASE-STEP, а следующий этап — с антитопротонои — будет называться PUMA. Исследования проводились с использованием специализированных магнитных ловушек, которые удерживают частицы за счёт электромагнитных сил. Эти ловушки изолируют частицы от стенок ‘тары’, чтобы избежать их аннигиляции.
А В ЭТО ВРЕМЯ
Антиматерия, мягко говоря, смущает физиков
Несколько лет назад коллектив, исследующий антиматерию, под руководством Кристиана Сморра, изучал и измерял магнитные моменты антипро́тонов и протонов. По их результатам, магнитные моменты протона и антипротона лишь отличаются по знакам, а в численном выражении сходятся с рекордной точностью. По сути, они равны, что ещё раз доказывает, что «материальные» протоны и «анти-материальные» антипро́тоны — это симметричные частицы, зеркальное отражение друг друга.
— Мы наблюдали, что материя и антиматерия являются полными симметриями, из чего следует, что Вселенная на самом деле не должна бы существовать, — заявил тогда Кристиан Сморра.
О чем речь? Поясню. Все материальные частицы во Вселенной имеют двойники — антиматерии, равные по массе, но с противоположными зарядами или магнитными моментами. Нормальная, так называемая барионная материя — та самая, которая нас окружает, состоит из протонов, нейтронов и электронов, имеющих отрицательный заряд. Антиматерии формируют антипро́тону, антинейтроны и положительные позитроны.
Тип ‘тары’ – так называется ловушка Пенннинга (Penning trap). В нее входят сверхпроводящие магниты, система охлаждения и вакуумная камера. Штука, конечно, громоздкая и тяжелая – весит тонну. Но в грузовик помещается.
Таким образом происходит работа с частицами обособления и аннигиляции от материи в ходе крупных экспериментов.
Специалисты CERN стараются понять, как именно антиматерия формируется, чтобы в дальнейшем опробовать различные теории. Для полноценного изучения антиматерии, требуется гибкая инфраструктура и новые технологии, позволяющие манипулировать протонами и антипро́тонами.
Пока в то время, когда диалог о материях идёт в рамках изучений базовых принципов физики, открытия могут привести к любым эволюциям и улучшить понимание моделирования. Более свежие антипро́тоны для следующего эксперимента, ученые обеспечат с помощью Большого адронного коллайдера и антипро́тонного замедлителя.
