Protoner i rörelse: en milstolpe inom antimateriaforskning!

Protoner i rörelse: en milstolpe inom antimateriaforskning!

BASE-samarbetet, som även inkluderar Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU), har fått ett betydande genombrott inom protonforskning. Den 14 maj 2025 demonstrerades framgångsrikt transporten av protoner utanför ett laboratorium. Detta hände som en del av ett innovativt projekt som syftar till att möjliggöra transport av antiprotoner genererade vid CERN till högprecisionslaboratorier som de vid HHU. Protoner, som materiens grundläggande byggstenar, står i en direkt relation till sin antimateriamotsvarighet, antiprotonen.

BASE-samarbetet utforskar skillnader mellan protoner och antiprotoner för att ta itu med grundläggande fysikfrågor. Prof. Dr Stefan Ulmer från HHU förklarade att på grund av bakgrundsljudet vid CERN krävs extremt höga mätnoggrannheter, vilket vanligtvis är svårt att uppnå. Dessa utmaningar motiverar utvecklingen av ny teknik för att främja precisionsforskning inom antimateriaområdet.

Innovativa transportlösningar

Centrum för denna tekniska utveckling är ett transportabelt, supraledande Penning-fällsystem som kallas BASE-STEP. Hösten 2024 demonstrerades den förlustfria transporten av protoner över CERN-platsen framgångsrikt. Systemet kan även utrustas med mobila kraftgeneratorer, vilket gör att protonerna kan transporteras under längre perioder.

Nästa steg i detta forskningsprojekt är transport av antiprotoner, som produceras och lagras i den så kallade antimateriafabriken (AMF) vid CERN. En av de främsta fördelarna med denna nya transportmetod är möjligheten till ökad precision inom antimateriaforskning. Sådana framgångsrika transporter skulle kunna öppna långtgående möjligheter för vetenskaplig upptäckt.

Mätnoggrannhet och forskningsfinansiering

Hittills har BASE-samarbetet gjort anmärkningsvärda framsteg. I sina mätningar uppnådde de en noggrannhet på 1,5 delar per miljard när de jämförde protoner och antiprotoner. Dessutom genomförde samarbetet det mest exakta testet av CPT-invarians för baryoner, vilket representerar ytterligare ett viktigt steg i grundforskningen.

Dessa betydande framsteg finansierades av ett ERC-bidrag som kommer att göra det möjligt för BASE-samarbetet att vidareutveckla sina mätmetoder och transporttekniker. Själva samarbetet grundades 2013 och omfattar flera internationella forskningsinstitut som arbetar tillsammans för att utforska antimaterias mysterier.

Utvecklingen inom området proton- och antiprotonforskning skulle inte bara kunna konsolidera de fysiska grunderna ytterligare, utan också främja nya tekniker och metoder som kommer att vara viktiga för framtida vetenskapliga frågor. Forskningsinsatserna i BASE-samarbetet är ytterligare bevis på den potential som antimateriaforskning har inom fysiken.