Protony v pohybu: milník ve výzkumu antihmoty!

Protony v pohybu: milník ve výzkumu antihmoty!

Spolupráce BASE, která zahrnuje také Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU), dosáhla významného průlomu ve výzkumu protonů. 14. května 2025 byl úspěšně demonstrován transport protonů mimo laboratoř. Stalo se tak v rámci inovativního projektu, jehož cílem je umožnit transport antiprotonů generovaných v CERNu do vysoce přesných laboratoří, jako jsou ty v HHU. Protony, jako základní stavební kameny hmoty, jsou v přímém vztahu se svým antihmotovým protějškem, antiprotonem.

Spolupráce BASE zkoumá rozdíly mezi protony a antiprotony a řeší základní fyzikální otázky. Prof. Dr. Stefan Ulmer z HHU vysvětlil, že kvůli hluku na pozadí v CERNu jsou vyžadovány extrémně vysoké přesnosti měření, kterých je obvykle obtížné dosáhnout. Tyto výzvy motivují vývoj nových technologií k pokroku v přesném výzkumu v oblasti antihmoty.

Inovativní dopravní řešení

Centrem tohoto technologického vývoje je přenosný, supravodivý systém Penning pasti nazvaný BASE-STEP. Na podzim 2024 byl úspěšně demonstrován bezeztrátový transport protonů přes lokalitu CERN. Systém může být také vybaven mobilními generátory energie, které umožňují transport protonů po delší dobu.

Dalším krokem tohoto výzkumného projektu je transport antiprotonů, které jsou vyráběny a skladovány v takzvané antihmotové továrně (AMF) v CERNu. Jednou z hlavních výhod této nové transportní metody je vyhlídka na zvýšenou přesnost ve výzkumu antihmoty. Takové úspěšné transporty by mohly otevřít dalekosáhlé příležitosti pro vědecké objevy.

Přesnost měření a financování výzkumu

Spolupráce BASE zatím dosáhla pozoruhodného pokroku. Při svých měřeních dosáhli přesnosti 1,5 části na miliardu při srovnání protonů a antiprotonů. Spolupráce navíc provedla nejpřesnější test invariance CPT pro baryony, což představuje další důležitý krok v základním výzkumu.

Tyto významné pokroky byly financovány z grantu ERC, který umožní spolupráci BASE dále rozvíjet její měřicí metody a dopravní technologie. Samotná spolupráce byla založena v roce 2013 a zahrnuje několik mezinárodních výzkumných ústavů, které spolupracují na zkoumání záhad antihmoty.

Vývoj v oblasti výzkumu protonů a antiprotonů by mohl nejen dále upevnit fyzikální základy, ale také podpořit nové techniky a metody, které budou důležité pro budoucí vědecké otázky. Výzkumné úsilí spolupráce BASE je dalším důkazem potenciálu, který má výzkum antihmoty ve fyzice.