Protony w ruchu: kamień milowy w badaniach nad antymaterią!

Protony w ruchu: kamień milowy w badaniach nad antymaterią!

Współpraca BASE, w skład której wchodzi także Uniwersytet Heinricha Heinego w Düsseldorfie (HHU), osiągnęła znaczący przełom w badaniach nad protonami. 14 maja 2025 roku pomyślnie zademonstrowano transport protonów poza laboratorium. Stało się to w ramach innowacyjnego projektu, którego celem jest umożliwienie transportu antyprotonów wytwarzanych w CERN do laboratoriów o wysokiej precyzji, takich jak te w HHU. Protony, jako podstawowe elementy budulcowe materii, są w bezpośrednim związku ze swoim odpowiednikiem z antymaterii, antyprotonem.

Współpraca BASE bada różnice między protonami i antyprotonami, aby odpowiedzieć na podstawowe pytania fizyczne. Prof. dr Stefan Ulmer z HHU wyjaśnił, że ze względu na szum tła w CERN wymagane są niezwykle wysokie dokładności pomiarów, które zwykle są trudne do osiągnięcia. Wyzwania te motywują do rozwoju nowych technologii w celu przyspieszenia precyzyjnych badań w dziedzinie antymaterii.

Innowacyjne rozwiązania transportowe

Centrum tego rozwoju technologicznego stanowi przenośny, nadprzewodzący system pułapek Penninga o nazwie BASE-STEP. Jesienią 2024 r. pomyślnie zademonstrowano bezstratny transport protonów przez teren CERN. System można także wyposażyć w mobilne agregaty prądotwórcze, które umożliwiają dłuższy transport protonów.

Kolejnym krokiem w tym projekcie badawczym jest transport antyprotonów, które są produkowane i przechowywane w tzw. fabryce antymaterii (AMF) w CERN. Jedną z głównych zalet tej nowej metody transportu jest perspektywa zwiększonej precyzji badań antymaterii. Takie udane transporty mogą otworzyć dalekosiężne możliwości odkryć naukowych.

Dokładność pomiarów i finansowanie badań

Jak dotąd współpraca BASE poczyniła niezwykłe postępy. W swoich pomiarach osiągnęli dokładność 1,5 części na miliard przy porównywaniu protonów i antyprotonów. Ponadto w ramach współpracy przeprowadzono najdokładniejszy test niezmienności CPT dla barionów, co stanowi kolejny ważny krok w badaniach podstawowych.

Te znaczące postępy zostały sfinansowane z grantu ERC, który umożliwi partnerowi BASE dalszy rozwój metod pomiarowych i technologii transportowych. Sama współpraca rozpoczęła się w 2013 roku i obejmuje kilka międzynarodowych instytutów badawczych współpracujących nad badaniem tajemnic antymaterii.

Postęp w dziedzinie badań nad protonami i antyprotonami mógłby nie tylko w dalszym stopniu skonsolidować podstawy fizyczne, ale także promować nowe techniki i metody, które będą ważne dla przyszłych zagadnień naukowych. Wysiłki badawcze podjęte w ramach współpracy BASE stanowią kolejny dowód na potencjał, jaki drzemie w fizyce badania nad antymaterią.