Protonen in beweging: een mijlpaal in antimaterieonderzoek!

Protonen in beweging: een mijlpaal in antimaterieonderzoek!

De BASE-samenwerking, waartoe ook de Heinrich Heine Universiteit Düsseldorf (HHU) behoort, heeft een belangrijke doorbraak bereikt in het protonenonderzoek. Op 14 mei 2025 werd met succes het transport van protonen buiten een laboratorium gedemonstreerd. Dit gebeurde als onderdeel van een innovatief project dat tot doel heeft het transport van antiprotonen gegenereerd op CERN naar hogeprecisielaboratoria zoals die van HHU mogelijk te maken. Protonen staan ​​als fundamentele bouwstenen van materie in directe relatie met hun antimaterie-tegenhanger, het antiproton.

De BASE-samenwerking onderzoekt de verschillen tussen protonen en antiprotonen om fundamentele natuurkundige vragen te beantwoorden. Prof. Dr. Stefan Ulmer van HHU legde uit dat vanwege de achtergrondruis bij CERN extreem hoge meetnauwkeurigheden vereist zijn, die meestal moeilijk te bereiken zijn. Deze uitdagingen motiveren de ontwikkeling van nieuwe technologieën om precisieonderzoek op het gebied van antimaterie te bevorderen.

Innovatieve transportoplossingen

Het centrum van deze technologische ontwikkeling is een transporteerbaar, supergeleidend Penning-valsysteem genaamd BASE-STEP. In het najaar van 2024 werd het verliesvrije transport van protonen over de CERN-locatie met succes gedemonstreerd. Het systeem kan ook worden uitgerust met mobiele stroomgeneratoren, waardoor de protonen voor langere tijd kunnen worden getransporteerd.

De volgende stap in dit onderzoeksproject is het transport van antiprotonen, die worden geproduceerd en opgeslagen in de zogenaamde antimateriefabriek (AMF) op CERN. Een van de belangrijkste voordelen van deze nieuwe transportmethode is het vooruitzicht op grotere nauwkeurigheid bij antimaterieonderzoek. Dergelijke succesvolle transporten zouden verreikende mogelijkheden voor wetenschappelijke ontdekkingen kunnen bieden.

Meetnauwkeurigheid en onderzoeksfinanciering

Tot nu toe heeft de BASE-samenwerking opmerkelijke vooruitgang geboekt. Bij hun metingen bereikten ze een nauwkeurigheid van 1,5 delen per miljard bij het vergelijken van protonen en antiprotonen. Bovendien voerde de samenwerking de meest nauwkeurige test uit van CPT-invariantie voor baryonen, wat een nieuwe belangrijke stap in fundamenteel onderzoek betekent.

Deze aanzienlijke vooruitgang werd gefinancierd door een ERC-subsidie ​​die de BASE-samenwerking in staat zal stellen zijn meetmethoden en transporttechnologieën verder te ontwikkelen. De samenwerking zelf werd opgericht in 2013 en omvat verschillende internationale onderzoeksinstituten die samenwerken om de mysteries van antimaterie te onderzoeken.

Ontwikkelingen op het gebied van proton- en antiprotononderzoek zouden niet alleen de fysische fundamenten verder kunnen consolideren, maar ook nieuwe technieken en methoden kunnen bevorderen die van belang zullen zijn voor toekomstige wetenschappelijke vragen. De onderzoeksinspanningen van de BASE-samenwerking zijn een verder bewijs van het potentieel dat antimaterieonderzoek in de natuurkunde heeft.