Ученые ЦЕРН создают ловушку для антиматерии

Ученые ЦЕРН создают ловушку для антиматерии
Фото: © CERN

Специалисты CERN приступили к созданию контейнера-ловушки, предназначенного для хранения и транспортировки антивещества, сообщает Dailytechinfo.

У ученых Европейской организации ядерных исследований имеется насущная необходимость в создании мобильной ловушки, при помощи которой антипротоны могут быть перемещены из одной лаборатории в другую. И недавно ученые приступили к созданию первого опытного образца.

В CERN антипротоны вырабатываются при помощи луча протонов, разогнанного ускорителем Proton Synchrotron, который нацелен на металлическую мишень. Основная масса антипротонов имеет энергию порядка 3 500 МэВ, для дальнейших исследований их специально замедляют или, как говорят физики, охлаждают до энергии в 5.3 МэВ.

Однако, и такого уровня охлаждения антипротонов еще недостаточно для проведения исследований, поэтому на установке Extra Low ENergy Antiproton (ELENA), в которой используется плазма, антипротоны замедляются до энергии в 90 кэВ. Такой подход работает, но при этом разрушается огромное количество антипротонов, а оставшийся поток антивещества настолько мал, что для накопления одного нанограмма потребуется около тысячи лет.

Для того, чтобы обеспечить сохранность антивещества необходимо исключить его контакт с обычной материей, включая стенки контейнера. Для решения этой проблемы в свое время было организовано два эксперимента BASE-STEP и PUMA, в рамках которых велась разработка стабильной и компактной ловушки антивещества, которая может быть установлена в кузове небольшого грузовика. Один эксперимент решал задачу подачи и извлечения антипротонов из ловушки, а второй - задачу создания самой ловушки.

Ловушка BASE-STEP является одной из вариаций ловушки Пеннинга, имеющей магнит со сверхпроводящими обмотками. Эти обмотки охлаждаются жидким гелием, и внутри ловушки создается гомогенное осевое магнитное поле и неоднородное четырехполюсное электрическое поле, комбинация которых позволяет удерживать антипротоны. Структура такой ловушки кажется простой, но на самом деле это установка двухметровой высоты и весом в одну тонну.

Ловушка PUMA является двойной зональной ловушкой, располагающейся в недрах магнита-соленоида со сверхпроводящими обмотками, вес которого также составляет около одной тонны. Внутри этой ловушки поддерживается вакуум высокой чистоты и температура на уровне 4 градусов выше абсолютного нуля. Комбинация условий в недрах этой ловушки позволяет удерживать антипротоны от контакта с обычной материей в течение длительного времени.

Когда сооружение новой ловушки будет закончено, что должно произойти в 2023 году, эта ловушка будет использоваться для транспортировки антивещества от фабрики Antimatter Factory до лаборатории ISOLDE, в которой проводятся исследования, связанные с экзотическими областями физики.

Кроме поисков различий между протонами и антипротонами, ученые будут использовать частицы антивещества для бомбардировки ядер нестабильных элементов, пытаться определить удельные соотношения протонов и нейтронов на поверхности ядер атомов и изучать некоторые особенности, связанные со строением нейтронных звезд.

Новости

analytics