Progreso en Antiproton Transportation

Praeksplodo produktis egalajn kvantojn de materio kaj antimaterio kiuj devus esti neniintaj unu la alian postlasante malplenan universon. Tamen, materio pluvivis kaj dominas la universon dum antimaterio malaperis. Supozeble ke iu nekonata diferenco en bazaj trajtoj inter partikloj kaj ekvivalentaj kontraŭpartikloj povas kaŭzi ĉi tio. Altaj precizecaj mezuradoj de fundamentaj trajtoj de antiprotonoj havas potencialon riĉigi komprenon de materio-antimateria malsimetrio. Ĝi postulas provizon de kontraŭprotonoj. Nuntempe, Antiproton Decelerator (AD) de CERN estas la nura instalaĵo kie antiprotonoj estas produktitaj kaj stokitaj. Estas ne eble fari altprecizajn studojn de kontraŭprotonoj proksime de AD pro magnetkampaj fluktuoj generitaj per akceliloj. Tial, transporti kontraŭprotonojn de tiu instalaĵo al aliaj laboratorioj estas imperativo. Nuntempe, ne ekzistas taŭga teknologio por fari tion. BASE-STEP estas paŝo antaŭen en ĉi tiu direkto. Ĝi estas relative kompakta aparato dizajnita por stoki kaj transporti kontraŭprotonojn de CERN-instalaĵo al laboratorioj ĉe aliaj lokoj por altprecizaj studoj de antimaterio. La 24an de oktobro 2024, BASE-STEP faris sukcesan teknologiomanifestacion uzante kaptitajn protonojn kiel anstataŭaĵon por kontraŭprotonoj. Ĝi transportis nubon de 70 protonoj loke en kamiono. Tio estis unua kazo de transportado de lozaj partikloj en reciklebla kaptilo kaj grava paŝoŝtono al kreado de kontraŭproton-livera servo al eksperimentoj ĉe aliaj laboratorioj. Kun kelkaj rafinadoj en proceduroj, antiprotonoj estas planitaj esti transportitaj en 2025.

En la komenco, la Praeksplodo produktis egalajn kvantojn de materio kaj antimaterio. Ambaŭ estas identaj laŭ propraĵoj, nur ke ili havas kontraŭajn ŝargojn, kaj iliaj magnetaj momentoj estas inversigitaj.

La materio kaj antimaterio devus esti rapide neniigitaj postlasante malplenan universon tamen tio ne okazis. La universo nun estas tute regata de materio dum antimaterio malaperis. Tio supozeble ekzistas iu nekonata diferenco inter fundamentaj partikloj kaj iliaj ekvivalentaj kontraŭpartikloj kiuj eble kaŭzis supervivon de materio dum antimaterio estis eliminita kondukante al materio-antimateria malsimetrio.

Laŭ simetrio de CPT (Ŝargo, Pareco kaj Tempo-inversigo), kiu estas parto de Norma Modelo de partikla fiziko, bazaj trajtoj de partikloj devus esti egalaj kaj parte kontraŭaj al tiuj de iliaj ekvivalentaj kontraŭpartikloj. Altprecizecaj eksperimentaj mezuradoj de diferencoj en la bazaj trajtoj (kiel ekzemple masoj, ŝargoj, vivdaŭroj aŭ magnetaj momentoj) de partikloj kaj iliaj ekvivalentaj kontraŭpartikloj povas esti de helpo por komprenado de materio-antimateria malsimetrio. Jen la kunteksto de CERN's Barjono Antibaryon Symmetry Experiment (BAZO).

BASE-eksperimento estis dizajnita por esplori Proton Antiproton Symmetry aranĝante altprecizajn mezuradojn de trajtoj (kiel ekzemple eneca magneta momento) de kontraŭprotonoj kun frakcieca precizeco en ordo de parto-po-miliardo. La sekva paŝo estas komparo de ĉi tiuj mezuradoj kun la ekvivalentaj valoroj por protonoj. Por interna magneta momento, la tuta procezo estas bazita sur mezuradoj de la Larmor-frekvenco kaj la ciklotronfrekvenco.

Nuntempe, Antiproton Decelerator (AD) de CERN estas la nura instalaĵo kie antiprotonoj estas rutine produktitaj kaj stokitaj. Tiuj ĉi kontraŭprotonoj devas esti studitaj ĉi tie ĉe la instalaĵo de CERN tamen la magnetkampaj fluktuoj generitaj per la akcelilo en la loko limigas precizecon de mezuradoj de antiprotonaj trajtoj. Tial, la imperativo transporti kontraŭprotonojn produktitajn ĉe AD al laboratorioj ĉe aliaj lokoj. Sed antimaterio ne estas facile trakti ĉar ili rapide neniiĝas ĉe kontakto kun materio. Nuntempe, ekzistas neniu taŭga teknologio por transporti antiprotonojn al laboratorioj ĉe aliaj lokoj por esploristoj por fari altprecizajn studojn. BASE-STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons) estas paŝo antaŭen en tiu ĉi direkto.

BASE-STEP estas relative kompakta aparato dizajnita por stoki kaj transporti kontraŭprotonojn de CERN-instalaĵo al laboratorioj ĉe aliaj lokoj por altprecizaj studoj de antimaterio. Ĝi estas subprojekto de BASE, pezas ĉirkaŭ tunon kaj estas proksimume kvinoble pli malgranda ol originala BSE-eksperimento.

La 24an de oktobro 2024, BASE-STEP faris sukcesan teknologiomanifestacion uzante kaptitajn protonojn kiel anstataŭaĵon por kontraŭprotonoj. Ĝi transportis nubon de 70 protonoj loke en kamiono. Tio estis unua kazo de transportado de lozaj partikloj en reciklebla kaptilo kaj grava paŝoŝtono al kreado de kontraŭproton-livera servo al eksperimentoj ĉe aliaj laboratorioj. Kun iom da rafinado en proceduroj, transportado de antiprotono estas planita en 2025.

PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) estas alia eksperimento de simila naturo sed celita al malsama celo. Kiel BASE-STEP, PUMA ankaŭ implikas preparadon de transportebla kaptilo por movi antiprotonojn de la halo de Antiproton Decelerator (AD) de CERN al ĝia ISOLDE-instalaĵo por uzo en studo de ekzotikaj atomfizikaj fenomenoj.

***

referencoj:

CERN. Novaĵoj - BASE-eksperimento faras grandan paŝon al portebla antimaterio. Afiŝita la 25an de oktobro 2024. Havebla ĉe https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter

CERN. Teknika Dezajna Raporto de BASE-STEP. https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf

Smorra C., et al 2023. BAZ-PASO: Transportebla kontraŭprotona rezervujo por fundamentaj interagaj studoj. Pastro Sci. Instrumento. 94, 113201. 16 novembro 2023. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492

Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al. PUMA, kontraŭProton malstabila materio neniigo. Eur. Fiziko. J. A 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x

***

Rilataj artikoloj