Грузовик для перевозки антиматерии 08.11.2024

Антиматерия, о которой многие слышали в контексте научной фантастики, уже стала реальностью в лабораториях. В ЦЕРН, крупнейшей в мире лаборатории физики частиц, ежедневно производятся антипротоны в антипротонном замедлителе. Однако содержание и транспортировка антиматерии - сложная задача, ведь при встрече материи и антиматерии происходит аннигиляция, в результате которой они взаимно уничтожаются, выделяя энергию.

Считается, что после Большого взрыва во Вселенной было создано равное количество материи и антиматерии, которые должны были аннигилировать и оставить пустую Вселенную. Однако, как мы видим, материя сохранилась, а антиматерия почти исчезла. Чтобы разобраться в причинах этого феномена, ученые ЦЕРН проводят эксперимент по барион-антибарионной симметрии под названием BASE. Этот эксперимент предполагает создание антипротонов, которые затем должны быть перемещены для дальнейшего исследования.

Для перемещения антипротонов необходима специальная установка - ловушка для свободных элементарных частиц. Эта установка представляет собой сложную систему, включающую вакуумную камеру, сверхпроводящий магнит с криогенным охлаждением и резервные источники питания. Ловушка весит почти 1000 килограммов, что делает ее достаточно тяжелой и громоздкой, но она все же более компактна по сравнению с аналогичными устройствами. Для ее транспортировки используется грузовик, на который установка помещается с помощью двух подъемных кранов.

Прежде чем приступить к транспортировке антипротонов, ученые провели тесты с обычными протонами. Они переместили облако из 70 протонов через главную площадку ЦЕРН, проверяя, насколько эффективно установка справляется с задачей удержания частиц. На первый взгляд это может показаться простым, но любое небольшое возмущение может привести к тому, что протоны вернутся в атомное ядро, сорвав эксперимент. Тем не менее, транспортировка протонов прошла успешно, что дало ученым уверенность в том, что методика сработает и для антипротонов.

"Если это сработало с протонами, то с антипротонами тоже все получится", - утверждает Кристиан Сморра из Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне. Он отметил, что основное отличие заключается в необходимости более продвинутой вакуумной камеры для антипротонов, чтобы предотвратить их аннигиляцию при контакте с окружающей материей.

Однако в процессе транспортировки антиматерии возникают определенные сложности. Во-первых, необходимо минимизировать вибрации, поскольку малейшие колебания могут повлиять на стабильность удержания частиц. Во-вторых, важно поддерживать температуру ловушки ниже 8,2 Кельвина с помощью жидкого гелия, что требует больших затрат энергии. Если охлаждение прекратится, антипротоны исчезнут из-за аннигиляции.

В ближайшем будущем ученые планируют переместить антипротоны на расстояние 600 метров в другую лабораторию ЦЕРН. В долгосрочной перспективе их цель - научиться транспортировать антиматерию и другие экзотические частицы, такие как сверхзаряженные ионы, в различные исследовательские центры Европы, включая Университет Генриха Гейне.

Успешная транспортировка антипротонов станет важным шагом в изучении антиматерии и поможет ученым разгадать одну из главных загадок Вселенной - почему материя преобладает над антиматерией. Это исследование не только продвигает границы науки, но и открывает новые возможности для будущих экспериментов в физике элементарных частиц.