Foarútgong yn Antiproton Transportation

Big Bang produsearre gelikense hoemannichten matearje en antymaterie dy't inoar ferneatige moatten hawwe en in leech universum efterlitte. Materie oerlibbe lykwols en domineart it universum, wylst antymaterie ferdwûn. Der wurdt tocht dat guon ûnbekende ferskillen yn basiseigenskippen tusken dieltsjes en korrespondearjende antydieltsjes hjirfoar ferantwurdlik wêze kinne. Mjittingen mei hege presyzje fan fûnemintele eigenskippen fan antyprotoanen hawwe potinsjeel om it begryp fan materie-antimaterie asymmetry te ferrykjen. It fereasket oanbod fan antiprotons. Op it stuit is CERN's Antiproton Decelerator (AD) de ienige foarsjenning wêr't antiprotoanen wurde produsearre en opslein. It is net mooglik om stúdzjes mei hege presyzje te fieren fan antyprotoanen tichtby AD fanwege magnetyske fjildfluktuaasjes generearre troch accelerators. Dêrom is it ferfier fan antyprotoanen fan dizze foarsjenning nei oare laboratoaren in ymperatyf. Op it stuit is d'r gjin geskikte technology om dat te dwaan. BASE-STEP is in stap foarút yn dizze rjochting. It is in relatyf kompakt apparaat ûntworpen om antyprotoanen op te slaan en te ferfieren fan CERN-ynstallaasje nei laboratoaren op oare lokaasjes foar stúdzjes mei hege presyzje fan antymaterie. Op 24 oktober 2024 hat BASE-STEP in suksesfolle technologydemonstraasje útfierd mei opfange protoanen as in stand-in foar antiprotoanen. It ferfierde in wolk fan 70 protoanen lokaal yn in frachtwein. Dit wie it earste eksimplaar fan ferfier fan losse dieltsjes yn in werbrûkbere trap en in wichtige stapstien foar it meitsjen fan in antyproton-leveringstsjinst foar eksperiminten yn oare laboratoaria. Mei wat ferfinings yn prosedueres binne antyprotoanen pland om yn 2025 te ferfierd.

Yn it begjin makke de Oerknal gelikense hoemannichten matearje en antymaterie. Beide binne identyk yn eigenskippen, krekt dat se tsjinoerstelde ladingen hawwe, en har magnetyske mominten wurde omkeard.

De matearje en de antymaterie soene gau ferneatige moatten hawwe en in leech universum efterlitte, lykwols dat barde net. It universum wurdt no folslein dominearre troch matearje, wylst antymaterie ferdwûn. Dit wurdt tocht dat d'r wat ûnbekend ferskil is tusken fûnemintele dieltsjes en har korrespondearjende antydieltsjes dy't mooglik laat hawwe ta it oerlibjen fan matearje wylst antymaterie waard elimineare, wat liedt ta materie-antimaterie asymmetry.

Neffens CPT (Charge, Parity, and Time omkearing) symmetry, dy't diel útmakket fan Standert Model fan partikelfysika, moatte basiseigenskippen fan dieltsjes lykweardich wêze en foar in part tsjinoer dy fan har oerienkommende antydieltsjes. Eksperimintele mjittingen mei hege presyzje fan ferskillen yn 'e basiseigenskippen (lykas massa's, ladingen, libbenstiden of magnetyske mominten) fan dieltsjes en har korrespondearjende antydieltsjes kinne fan help wêze by it begripen fan materie-antimaterieasymmetry. Dit is de kontekst fan CERN's Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE).

BASE-eksperimint is ûntworpen om Proton Antiproton Symmetry te ûndersiikjen troch mjittingen mei hege presyzje fan eigenskippen (lykas yntrinsysk magnetysk momint) fan antiprotons út te fieren mei in fraksjonele presyzje yn folchoarder fan diel per miljard. De folgjende stap is ferliking fan dizze mjittingen mei de oerienkommende wearden foar protoanen. Foar yntrinsike magnetyske momint is it hiele proses basearre op mjittingen fan 'e Larmor-frekwinsje en de syklotronfrekwinsje.

Op it stuit is CERN's Antiproton Decelerator (AD) de ienige foarsjenning wêr't antyprotonen routine wurde produsearre en opslein. Dizze antiprotoanen moatte hjir studearre wurde by de foarsjenning fan CERN, lykwols, de magnetyske fjildfluktuaasjes generearre troch de accelerator op 'e side beheine de krektens fan mjittingen fan antiprotoneigenskippen. Dêrom is de ymperatyf om antiprotoanen produsearre by AD te ferfieren nei laboratoaria op oare lokaasjes. Mar antymaterie is net maklik om te gean mei, om't se gau ferneatigje by it yn kontakt komme mei matearje. Op it stuit is d'r gjin geskikte technology om antiprotoanen nei laboratoaren op oare lokaasjes te ferfieren foar ûndersikers om stúdzjes mei hege presyzje út te fieren. BASE-STEP (symmetrytests yn eksperiminten mei draachbere antiprotoanen) is in stap foarút yn dizze rjochting.

BASE-STEP is in relatyf kompakt apparaat ûntworpen om antiprotoanen op te slaan en te ferfieren fan CERN-foarsjenning nei laboratoaria op oare lokaasjes foar stúdzjes mei hege presyzje fan antymaterie. It is in subprojekt fan BASE, waacht sawat in ton en is sawat fiif kear lytser as it orizjinele BSE-eksperimint.

Op 24 oktober 2024 hat BASE-STEP in súksesfolle technologydemonstraasje útfierd mei opfange protoanen as in stand-in foar antiprotoanen. It ferfierde in wolk fan 70 protoanen lokaal yn in frachtwein. Dit wie it earste eksimplaar fan ferfier fan losse dieltsjes yn in werbrûkbere trap en in wichtige stapstien foar it meitsjen fan in tsjinst foar antyproton-levering foar eksperiminten yn oare laboratoaria. Mei wat ferfining yn prosedueres is it ferfier fan antyproton yn 2025 pland.

PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) is in oar eksperimint fan ferlykbere aard, mar rjochte op oare doelstellingen. Lykas BASE-STEP, omfettet PUMA ek de tarieding fan in transportabele trap om antiprotoanen te ferpleatsen fan CERN's Antiproton Decelerator (AD) hal nei har ISOLDE-foarsjenning foar gebrûk yn 'e stúdzje fan eksoatyske kearnfysika-ferskynsels.

***

Referinsjes:

CERN. Nijs - BASE-eksperimint nimt in grutte stap nei draachbere antymaterie. Pleatst 25. Oktober 2024. Beskikber by https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter

CERN. Technysk ûntwerprapport fan BASE-STEP. https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf

Smorra C., et al 2023. BASE-STEP: In ferfierber antiprotonreservoir foar fûnemintele ynteraksjestúdzjes. Rev. Sci. Instrum. 94, 113201. 16 novimber 2023. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492

Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O., et al. PUMA, antyProton ynstabyl matearje annihilation. Eur. Phys. J.A. 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x

***