Progresi në transportin antiproton  

Big Bang prodhoi sasi të barabarta të materies dhe antimateries të cilat duhet të kishin asgjësuar njëra-tjetrën duke lënë pas një univers bosh. Megjithatë, materia mbijetoi dhe dominon universin ndërsa antimateria u zhduk. Mendohet se disa ndryshime të panjohura në vetitë bazë midis grimcave dhe antigrimcave përkatëse mund të jenë përgjegjëse për këtë. Matjet me precizion të lartë të vetive themelore të antiprotoneve kanë potencial për të pasuruar kuptimin e asimetrisë materies-antimmateries. Kërkon furnizim me antiprotone. Aktualisht, ngadalësuesi antiproton i CERN-it (AD) është i vetmi objekt ku prodhohen dhe ruhen antiprotonet. Nuk është e mundur të kryhen studime me saktësi të lartë të antiprotoneve pranë AD për shkak të luhatjeve të fushës magnetike të krijuara nga përshpejtuesit. Prandaj, transportimi i antiprotoneve nga ky objekt në laboratorë të tjerë është imperativ. Aktualisht, nuk ka teknologji të përshtatshme për ta bërë këtë. BASE-STEP është një hap përpara në këtë drejtim. Është një pajisje relativisht kompakte e krijuar për të ruajtur dhe transportuar antiprotone nga objekti i CERN-it në laboratorë në vende të tjera për studime me saktësi të lartë të antimateries. Më 24 tetor 2024, BASE-STEP kreu një demonstrim të suksesshëm teknologjik duke përdorur protone të bllokuar si një mbështetje për antiprotonet. Ai transportoi një re prej 70 protonesh në vend në një kamion. Ky ishte rasti i parë i transportit të grimcave të lirshme në një kurth të ripërdorshëm dhe një hap i rëndësishëm drejt krijimit të një shërbimi të shpërndarjes së antiprotonit për eksperimentet në laboratorë të tjerë. Me disa përmirësime në procedura, antiprotonet janë planifikuar të transportohen në vitin 2025.  

Në fillim, Big Bengu prodhoi sasi të barabarta të materies dhe antimateries. Të dyja janë identike në veti, vetëm se kanë ngarkesa të kundërta dhe momentet e tyre magnetike janë të kundërta.  

Lënda dhe antimateria duhet të ishin asgjësuar shpejt duke lënë pas një univers bosh, por kjo nuk ndodhi. Universi tani dominohet plotësisht nga materia ndërsa antimateria u zhduk. Kjo mendohet se ekziston një ndryshim i panjohur midis grimcave themelore dhe antigrimcave të tyre përkatëse, të cilat mund të kenë çuar në mbijetesën e materies ndërsa antimateria u eliminua duke çuar në asimetri lëndë-antimmateries.  

Sipas simetrisë CPT (Charge, Parity, and Time Reversal), e cila është pjesë e Modelit Standard të fizikës së grimcave, vetitë themelore të grimcave duhet të jenë të barabarta dhe pjesërisht të kundërta me ato të antigrimcave të tyre përkatëse. Matjet eksperimentale me precizion të lartë të dallimeve në vetitë bazë (të tilla si masat, ngarkesat, jetëgjatësia ose momentet magnetike) të grimcave dhe antigrimcave të tyre përkatëse mund të ndihmojnë për të kuptuar asimetrinë materie-antimmateries. Ky është konteksti i CERN'S Baryon Eksperimenti i simetrisë antibarion (BAZA).   

Eksperimenti BASE është projektuar për të hetuar Simetrinë e Protonit Antiproton duke kryer matje me saktësi të lartë të vetive (siç është momenti magnetik i brendshëm) i antiprotoneve me një saktësi të pjesshme në rendin pjesë për miliard. Hapi tjetër është krahasimi i këtyre matjeve me vlerat përkatëse për protonet. Për momentin magnetik të brendshëm, i gjithë procesi bazohet në matjet e frekuencës Larmor dhe frekuencës së ciklotronit.     

Aktualisht, ngadalësuesi antiproton i CERN-it (AD) është i vetmi objekt ku antiprotonet prodhohen dhe ruhen në mënyrë rutinore. Këto antiprotone duhet të studiohen këtu në objektin e CERN-it, megjithatë luhatjet e fushës magnetike të krijuara nga përshpejtuesi në vend kufizojnë saktësinë e matjeve të vetive antiprotonike. Prandaj, është e domosdoshme të transportohen antiprotonet e prodhuara në AD në laboratorë në vende të tjera. Por antimateria nuk është e lehtë për t'u trajtuar pasi ato asgjësohen shpejt kur vijnë në kontakt me materien. Aktualisht, nuk ka teknologji të përshtatshme për të transportuar antiprotone në laboratorë në vende të tjera, në mënyrë që studiuesit të kryejnë studime me saktësi të lartë. BASE-HAPI (Testet e simetrisë në eksperimentet me antiprotone portative) është një hap përpara në këtë drejtim.  

BASE-STEP është një pajisje relativisht kompakte e krijuar për të ruajtur dhe transportuar antiprotone nga objekti i CERN-it në laboratorë në vende të tjera për studime me saktësi të lartë të antimateries. Është një nënprojekt i BASE, peshon rreth një ton dhe është rreth pesë herë më i vogël se eksperimenti origjinal i BSE.  

Më 24 tetor 2024, BASE-STEP kreu një demonstrim të suksesshëm teknologjik duke përdorur protone të bllokuar si një mbështetje për antiprotonet. Ai transportoi një re prej 70 protonesh në vend në një kamion. Ky ishte rasti i parë i transportit të grimcave të lirshme në një kurth të ripërdorshëm dhe një hap i rëndësishëm drejt krijimit të një shërbimi të shpërndarjes së antiprotoneve për eksperimente në laboratorë të tjerë. Me disa përsosje në procedura, transporti i antiprotonit është planifikuar në vitin 2025.  

PUMA (AntiProton Unstable Matter Annihilation) është një tjetër eksperiment i natyrës së ngjashme, por që synon objektiva të ndryshëm. Ashtu si BASE-STEP, PUMA përfshin gjithashtu përgatitjen e një kurthi të transportueshëm për të lëvizur antiprotonet nga salla e ngadalësimit të antiprotonit (AD) të CERN-it në objektin e tij ISOLDE për përdorim në studimin e fenomeneve ekzotike të fizikës bërthamore.  

*** 

Referencat:  

1. CERN. Lajme – Eksperimenti BASE hedh një hap të madh drejt antimateries portative. Postuar më 25 tetor 2024. Në dispozicion në https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter  

2. CERN. Raporti i Projektimit Teknik i BASE-STEP.  https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf 

3. Smorra C., et al 2023. HAPI BAZË: Një rezervuar antiprotoni i transportueshëm për studimet themelore të ndërveprimit. Rev. Sci. Instrum. 94, 113201. 16 nëntor 2023. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492 

4. Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al. PUMA, asgjësimi i lëndës së paqëndrueshme antiproton. euro. Fiz. J. A 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x 

*** 

Artikujt 

• Pse 'Materia' dominon Universin dhe jo 'Antimmateria'? Në kërkimin e pse ekziston Universi (18 prill 2020) 

• Zbulimi i Misterit të Asimetrisë Materie-Antimmaterë të Universit me Eksperimentet e Lëkundjes së Neutrinos (1 maj 2020)  

• Përplasësit e grimcave për studimin e "Universit shumë të hershëm": demonstruar përplasësi Muon (31 Tetor 2024)  

***