Вчені ЦЕРН створюють пастку для антиматерії
Фахівці CERN приступили до створення контейнера-пастки, призначеного для зберігання і транспортування антиречовини, повідомляє Dailytechinfo.
У вчених Європейської організації ядерних досліджень є нагальна потреба в створенні мобільного пастки, за допомогою якої антипротона можуть бути переміщені з однієї лабораторії в іншу. І недавно вчені приступили до створення першого дослідного зразка.
У CERN антипротона виробляються за допомогою променя протонів, розігнаного прискорювачем Proton Synchrotron, який націлений на металеву мішень. Основна маса антипротонів має енергію близько 3 500 МеВ, для подальших досліджень їх спеціально уповільнюють або, як кажуть фізики, охолоджують до енергії в 5.3 МеВ.
Однак, і такого рівня охолодження антипротонів ще недостатньо для проведення досліджень, тому на установці Extra Low ENergy Antiproton (ELENA), в якій використовується плазма, антипротона сповільнюються до енергії в 90 кеВ. Такий підхід працює, але при цьому руйнується величезна кількість антипротонів, а залишився потік антиречовини настільки малий, що для накопичення одного нанограма буде потрібно близько тисячі років.
Для того, щоб забезпечити збереження антиречовини необхідно виключити його контакт зі звичайною матерією, включаючи стінки контейнера. Для розв'язання цієї проблеми свого часу було організовано два експерименту BASE-STEP і PUMA, в рамках яких велася розробка стабільної та компактної пастки антиречовини, яка може бути встановлена в кузові невеликої вантажівки. Один експеримент вирішував завдання подачі та вилучення антипротонів з пастки, а другий - завдання створення самої пастки.
Пастка BASE-STEP є однією з варіацій пастки Пеннінга, що має магніт з надпровідними обмотками. Ці обмотки охолоджуються рідким гелієм, і всередині пастки створюється гомогенне осьовий магнітне поле і неоднорідне чотириполюсні електричне поле, комбінація яких дозволяє утримувати антипротона. Структура такої пастки здається простою, але насправді це установка двометрової висоти і вагою в одну тонну.
Пастка PUMA є подвійною зональною пасткою, що розташовується в надрах магніту-соленоїда з надпровідними обмотками, вага якого також становить близько однієї тонни. Усередині цієї пастки підтримується вакуум високої чистоти та температури на рівні 4 градусів вище абсолютного нуля. Комбінація умов в надрах цієї пастки дозволяє утримувати антипротона від контакту зі звичайною матерією протягом тривалого часу.
Коли спорудження нової пастки буде закінчено, що має відбутися у 2023 році, ця пастка буде використовуватися для транспортування антиречовини від фабрики Antimatter Factory до лабораторії ISOLDE, в якій проводяться дослідження, пов'язані з екзотичними областями фізики.
Крім пошуків відмінностей між протонами та антипротонами, вчені будуть використовувати частки антиречовини для бомбардування ядер нестабільних елементів, намагатися визначити питомі співвідношення протонів і нейтронів на поверхні ядер атомів і вивчати деякі особливості, пов'язані з будовою нейтронних зірок.