Πρωτόνια σε κίνηση: ορόσημο στην έρευνα κατά της ύλης!

Πρωτόνια σε κίνηση: ορόσημο στην έρευνα κατά της ύλης!

Η συνεργασία BASE, η οποία περιλαμβάνει επίσης το Πανεπιστήμιο Heinrich Heine Düsseldorf (HHU), έχει επιτύχει μια σημαντική ανακάλυψη στην έρευνα πρωτονίων. Στις 14 Μαΐου 2025, αποδείχθηκε με επιτυχία η μεταφορά πρωτονίων εκτός εργαστηρίου. Αυτό συνέβη ως μέρος ενός καινοτόμου έργου που στοχεύει να επιτρέψει τη μεταφορά αντιπρωτονίων που παράγονται στο CERN σε εργαστήρια υψηλής ακρίβειας όπως αυτά στο HHU. Τα πρωτόνια, ως θεμελιώδεις δομικοί λίθοι της ύλης, βρίσκονται σε άμεση σχέση με το αντίστοιχο της αντιύλης, το αντιπρωτόνιο.

Η συνεργασία BASE διερευνά τις διαφορές μεταξύ πρωτονίων και αντιπρωτονίων για την αντιμετώπιση θεμελιωδών ερωτημάτων της φυσικής. Ο καθηγητής Dr. Stefan Ulmer από το HHU εξήγησε ότι λόγω του θορύβου περιβάλλοντος στο CERN, απαιτούνται εξαιρετικά υψηλές ακρίβειες μετρήσεων, οι οποίες συνήθως είναι δύσκολο να επιτευχθούν. Αυτές οι προκλήσεις παρακινούν την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών για την προώθηση της έρευνας ακριβείας στον τομέα της αντιύλης.

Καινοτόμες λύσεις μεταφορών

Το κέντρο αυτής της τεχνολογικής εξέλιξης είναι ένα μεταφερόμενο, υπεραγώγιμο σύστημα παγίδας Penning που ονομάζεται BASE-STEP. Το φθινόπωρο του 2024, αποδείχθηκε με επιτυχία η μεταφορά πρωτονίων χωρίς απώλειες στην περιοχή του CERN. Το σύστημα μπορεί επίσης να εξοπλιστεί με κινητές γεννήτριες ενέργειας, οι οποίες επιτρέπουν στα πρωτόνια να μεταφέρονται για μεγαλύτερες περιόδους.

Το επόμενο βήμα σε αυτό το ερευνητικό έργο είναι η μεταφορά αντιπρωτονίων, τα οποία παράγονται και αποθηκεύονται στο λεγόμενο εργοστάσιο αντιύλης (AMF) στο CERN. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της νέας μεθόδου μεταφοράς είναι η προοπτική αυξημένης ακρίβειας στην έρευνα κατά της ύλης. Τέτοιες επιτυχημένες μεταφορές θα μπορούσαν να ανοίξουν εκτενείς ευκαιρίες για επιστημονικές ανακαλύψεις.

Ακρίβεια μέτρησης και χρηματοδότηση έρευνας

Μέχρι στιγμής, η συνεργασία της BASE έχει σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο. Στις μετρήσεις τους, πέτυχαν ακρίβεια 1,5 μέρη ανά δισεκατομμύριο όταν συνέκριναν πρωτόνια και αντιπρωτόνια. Επιπλέον, η συνεργασία διεξήγαγε την πιο ακριβή δοκιμή αναλλοίωτης CPT για βαρυόνια, που αντιπροσωπεύει ένα άλλο σημαντικό βήμα στη θεμελιώδη έρευνα.

Αυτές οι σημαντικές προκαταβολές χρηματοδοτήθηκαν από επιχορήγηση του ERC που θα επιτρέψει στη συνεργασία της BASE να αναπτύξει περαιτέρω τις μεθόδους μέτρησης και τις τεχνολογίες μεταφοράς. Η ίδια η συνεργασία ιδρύθηκε το 2013 και περιλαμβάνει πολλά διεθνή ερευνητικά ινστιτούτα που συνεργάζονται για να εξερευνήσουν τα μυστήρια της αντιύλης.

Οι εξελίξεις στον τομέα της έρευνας πρωτονίων και αντιπρωτονίων θα μπορούσαν όχι μόνο να εδραιώσουν περαιτέρω τις φυσικές βασικές αρχές, αλλά και να προωθήσουν νέες τεχνικές και μεθόδους που θα είναι σημαντικές για μελλοντικά επιστημονικά ερωτήματα. Οι ερευνητικές προσπάθειες της συνεργασίας BASE αποτελούν περαιτέρω απόδειξη της δυνατότητας που έχει η έρευνα κατά της ύλης στη φυσική.