Big Bang нь бие биенээ устгаж, хоосон орчлон ертөнцийг үлдээх ёстой ижил хэмжээний матери ба эсрэг бодисыг үйлдвэрлэсэн. Гэсэн хэдий ч матери амьд үлдэж, орчлон ертөнцийг захирч байхад эсрэг бодис алга болсон. Бөөмс болон харгалзах эсрэг бөөмсийн хоорондох үндсэн шинж чанарын үл мэдэгдэх зарим ялгаа нь үүнд нөлөөлж болзошгүй гэж үздэг. Антипротонуудын үндсэн шинж чанарыг өндөр нарийвчлалтай хэмжих нь бодис-эсрэг бодисын тэгш бус байдлын талаарх ойлголтыг баяжуулах чадвартай. Энэ нь антипротоныг нийлүүлэхийг шаарддаг. Одоогоор CERN-ийн Antiproton Decelerator (AD) нь антипротоныг үйлдвэрлэж, хадгалдаг цорын ганц байгууламж юм. Хурдасгуураас үүссэн соронзон орны хэлбэлзлээс болж МЭ-ийн ойролцоо антипротоны өндөр нарийвчлалтай судалгаа хийх боломжгүй юм. Тиймээс энэ байгууламжаас антипротоныг бусад лаборатори руу тээвэрлэх нь зайлшгүй шаардлагатай. Одоогоор үүнийг хийх тохиромжтой технологи байхгүй байна. BASE-STEP бол энэ чиглэлд урагшлах алхам юм. Энэ нь харьцангуй авсаархан төхөөрөмж бөгөөд антипротоныг CERN-ийн байгууламжаас бусад байршил дахь лаборатори руу зөөвөрлөх, эсрэг бодисыг өндөр нарийвчлалтай судлах зориулалттай. 24 оны 2024-р сарын 70-ний өдөр BASE-STEP нь баригдсан протонуудыг антипротоны бэхэлгээ болгон ашиглах технологийн үзүүлбэрийг амжилттай хийлээ. Энэ нь ачааны машинд 2025 протонтой үүлийг орон нутагт тээвэрлэсэн. Энэ нь сул тоосонцорыг дахин ашиглах боломжтой урхинд зөөвөрлөсөн анхны тохиолдол бөгөөд бусад лабораториудад туршилт явуулахад антипротоныг түгээх үйлчилгээг бий болгоход чухал алхам болсон юм. Процедурыг тодорхой хэмжээгээр сайжруулснаар антипротоныг XNUMX онд тээвэрлэхээр төлөвлөж байна.
Эхэндээ Их тэсрэлт нь ижил хэмжээний бодис болон эсрэг бодисыг үүсгэсэн. Эдгээр нь хоёулаа ижил шинж чанартай, зөвхөн эсрэг цэнэгтэй, соронзон моментууд нь эсрэгээрээ байдаг.
Бодис ба эсрэг бодис хурдан устаж, хоосон орчлонг үлдээх ёстой байсан ч ийм зүйл болсонгүй. Орчлон ертөнц одоо бүхэлдээ матери ноёрхож байхад эсрэг бодис алга болсон. Суурь бөөмс ба тэдгээрийн харгалзах эсрэг бөөмсийн хооронд үл мэдэгдэх ялгаа байгаа бөгөөд энэ нь материйн эсрэг бодисыг устгаж, улмаар материйн эсрэг бодисын тэгш бус байдлыг бий болгож, матери амьд үлдэхэд хүргэсэн гэж үздэг.
Бөөмийн физикийн стандарт загварын нэг хэсэг болох CPT (Цэнэг, парите, цаг хугацааны урвуу) тэгш хэмийн дагуу бөөмсийн үндсэн шинж чанарууд нь тэдгээрийн эсрэг хэсгүүдийн шинж чанаруудтай тэнцүү бөгөөд зарим талаараа эсрэг байх ёстой. Бөөм болон тэдгээрийн харгалзах эсрэг бөөмсийн үндсэн шинж чанаруудын (масс, цэнэг, амьдрах хугацаа эсвэл соронзон момент гэх мэт) ялгааг өндөр нарийвчлалтай туршилтаар хэмжих нь материйн эсрэг бодисын тэгш бус байдлыг ойлгоход тусална. Энэ бол контекст юм CERNийн Барион Антибарионы тэгш хэмийн туршилт (BASE).
BASE туршилт нь протоны эсрэг протоны тэгш хэмийг судлахад зориулагдсан бөгөөд антипротонуудын шинж чанарыг (жишээ нь, дотоод соронзон момент) бутархай нарийвчлалтайгаар тэрбум тутамд дарааллаар нь хэмжилт хийх замаар хийсэн. Дараагийн алхам бол эдгээр хэмжилтийг протоны харгалзах утгатай харьцуулах явдал юм. Дотоод соронзон моментийн хувьд бүх процесс нь Ларморын давтамж ба циклотроны давтамжийн хэмжилт дээр суурилдаг.
Одоогийн байдлаар CERN-ийн Antiproton Decelerator (AD) нь антипротоныг тогтмол үйлдвэрлэж, хадгалдаг цорын ганц байгууламж юм. Эдгээр антипротонуудыг энд CERN-ийн байгууламжид судлах шаардлагатай боловч талбай дээрх хурдасгуураас үүссэн соронзон орны хэлбэлзэл нь антипротоны шинж чанарыг хэмжих нарийвчлалыг хязгаарладаг. Тиймээс МЭ-д үйлдвэрлэсэн антипротоныг өөр газар дахь лабораторид тээвэрлэх зайлшгүй шаардлагатай байна. Гэвч антиматер нь материтай холбогдоход хурдан устдаг тул үүнийг шийдвэрлэхэд тийм ч хялбар биш юм. Судлаачдад өндөр нарийвчлалтай судалгаа явуулахын тулд антипротоныг өөр газар дахь лабораторид тээвэрлэх тохиромжтой технологи одоогоор байхгүй байна. BASE-STEP (Зөөврийн антипротонтой туршилтын тэгш хэмийн туршилт) нь энэ чиглэлд урагшлах алхам юм.
BASE-STEP нь харьцангуй авсаархан төхөөрөмж бөгөөд антипротоныг CERN-ийн байгууламжаас бусад байршил дахь лаборатори руу зөөвөрлөх, эсрэг бодисыг өндөр нарийвчлалтай судлах зориулалттай. Энэ нь BASE-ийн дэд төсөл бөгөөд нэг тонн орчим жинтэй бөгөөд анхны BSE туршилтаас тав дахин бага юм.
24 оны 2024-р сарын 70-ний өдөр BASE-STEP нь баригдсан протонуудыг антипротоны бэхэлгээ болгон ашиглах технологийн үзүүлбэрийг амжилттай хийлээ. Энэ нь ачааны машинаар 2025 протонтой үүлийг орон нутагт тээвэрлэсэн. Энэ нь сул тоосонцорыг дахин ашиглах боломжтой урхинд зөөвөрлөсөн анхны тохиолдол бөгөөд бусад лабораториудад туршилт явуулахад антипротон дамжуулах үйлчилгээг бий болгоход чухал алхам болсон юм. Процедурыг тодорхой хэмжээгээр сайжруулснаар XNUMX онд антипротоныг тээвэрлэхээр төлөвлөж байна.
PUMA (antiProton тогтворгүй бодис устгах) нь ижил төстэй шинж чанартай боловч өөр зорилгод чиглэсэн өөр нэг туршилт юм. BASE-STEP-ийн нэгэн адил PUMA нь цөмийн физикийн чамин үзэгдлийг судлахад ашиглахын тулд CERN-ийн Antiproton Decelerator (AD) танхимаас өөрийн ISOLDE байгууламж руу антипротонуудыг зөөх зөөвөрлөх боломжтой хавх бэлтгэхийг хамардаг.
***
Ашигласан материал:
- ЦЕРН. Мэдээ – BASE туршилт нь зөөврийн эсрэг бодис руу том алхам хийсэн. 25 оны 2024-р сарын XNUMX-нд нийтэлсэн https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter
- ЦЕРН. BASE-STEP-ийн Техникийн дизайны тайлан. https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf
- Smorra C., et al 2023. BASE-STEP: Суурь харилцан үйлчлэлийн судалгаанд зориулагдсан зөөвөрлөх боломжтой антипротоны нөөц. Илч. Инструм. 94, 113201. 16 оны 2023-р сарын XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492
- Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al. PUMA, антиПротон тогтворгүй бодис устгах. евро. Физик. J. A 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x
***
Холбогдох нийтлэл
- Яагаад "Матери" орчлонд ноёрхож, харин "Антиматер" биш? Орчлон ертөнц яагаад оршин тогтнохыг эрэлхийлж байна (18 оны 2020-р сарын XNUMX)
- Орчлон ертөнцийн матери-антиматерийн тэгш бус байдлын нууцыг нейтрино хэлбэлзлийн туршилтаар тайлах нь (1-р сар 2020-р сар)
- "Маш эрт орчлон ертөнц"-ийг судлах бөөмийн мөргөлдүүлэгч: Муон мөргөлдүүлэгчийг үзүүлэв (31 10-р сарын 2024)
***
 is the only facility where antiprotons are produced and stored. It is not possible to conduct high precision studies of antiprotons near AD due to magnetic field fluctuations generated by accelerators. Hence, transporting antiprotons from this facility to other laboratories is an imperative. At present, there is no suitable technology to do so. BASE-STEP is a step forward in this direction. It is a relatively compact device designed to store and transport antiprotons from CERN facility to laboratories at other locations for high precision studies of antimatter. On 24 October 2024, BASE-STEP conducted a successful technology demonstration using trapped protons as a stand-in for antiprotons. It transported a cloud of 70 protons locally in a truck. This was first instance of transportation of loose particles in a reusable trap and an important steppingstone towards creation of an antiproton-delivery service to experiments at other laboratories. With some refinements in procedures, antiprotons are planned to be transported in 2025.){kind=link}