Antiprotonii, transportați pentru prima dată pe șosea într-o capcană mobilă
Un experiment realizat în martie 2026 a marcat o premieră mondială: 92 de antiprotoni au fost extrași, încărcați într-o capcană special construită, transportați cu camionul pe o distanță de aproximativ 8 kilometri și apoi păstrați în condiții controlate timp de peste o lună. Rezultatele au fost publicate în revista Nature de către colaborarea BASE, condusă de profesorul Stefan Ulmer și dr. Christian Smorra de la Universitatea Heinrich Heine din Düsseldorf (HHU), în cadrul Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN) de la Geneva.
De ce contează comparația dintre protoni și antiprotoni
Compararea protonilor — componentele pozitive ale nucleului atomic — cu antiprotonii, omologii lor din antimaterie, este una dintre cele mai promițătoare metode de a căuta diferențe între materie și antimaterie. Orice diferență identificată în masa sau momentul magnetic al acestora ar putea indica originea asimetriei materie-antimaterie observată în cosmos.
Capcanele Penning cu ultra-vid permit măsurători de înaltă precizie ale protonilor și antiprotonilor confinați în ele. Colaborarea BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) a proiectat și operează o astfel de capcană, numită BASE-STEP, la CERN, mai precis la „Fabrica de Antimaterie” (AMF), singurul loc din lume unde antiprotonii de joasă energie pot fi produși, stocați și studiați.
Limitele măsurătorilor la CERN
Profesorul Ulmer, titular al Catedrei de Tehnologii Cuantice și Simetrii Fundamentale la HHU, fondator și purtător de cuvânt al BASE, a declarat că echipa a obținut deja măsurători de precizie ale momentului magnetic intrinsec al ambelor tipuri de particule, cu o acuratețe de 0,3 ppb pentru protoni și 1,6 ppb pentru antiprotoni. Cu toate acestea, comparațiile nu au identificat nicio diferență în limita preciziei de măsurare disponibile.
Dr. Smorra, investigator principal al BASE-STEP și autor corespondent al studiului, a explicat că precizia nu mai poate fi îmbunătățită la AMF, deoarece operarea instalației provoacă fluctuații ale câmpului magnetic care afectează echipamentul de măsurare. „Putem găsi condiții mai bune doar în afara CERN. Așa s-a născut ideea capcanei mobile și deschise BASE-STEP: vom transporta antiprotonii într-un alt loc cu un laborator de înaltă precizie pentru a obține cel puțin o îmbunătățire de 100 de ori a preciziei”, a spus el.
Transportul și stocarea record
După succesul transportului de protoni din octombrie 2024, echipa BASE a reușit să folosească aceeași capcană pentru a transporta antiprotoni în martie 2026. Un total de 92 de particule au fost extrase din AMF și stocate în BASE-STEP. Capcana a fost apoi încărcată pe un camion și plimbată prin incinta CERN timp de o jumătate de oră, acoperind o distanță de circa 8 kilometri. Echipa a reușit apoi să descarce capcana fără a pierde vreun antiproton.
Marcel Leonhardt, cercetător doctoral în fizică la HHU și autor principal al studiului, a declarat: „Am continuat apoi să observăm antiprotonii. Am reușit să-i stocăm și să-i manipulăm în mod controlat timp de peste o lună în total.” El a evidențiat și o realizare specială: „Este deosebit de important să obținem un vid extrem de bun într-o capcană mobilă pentru stocare pe termen lung, pentru a ne asigura că antiprotonii nu se pierd prin ciocniri cu alte particule. Într-o premieră mondială pentru un sistem de capcană deschisă în care antiprotonii pot fi injectați și apoi extrași, am atins un vid mai bun de 2,2 × 10⁻¹⁸ mbar pe toată durata stocării — o valoare substanțial mai bună decât propria noastră țintă de proiectare de 1 × 10⁻¹⁶ mbar.”
Următorul obiectiv: Düsseldorf
Una dintre destinațiile antiprotonilor stocați este laboratorul de înaltă precizie care este în curs de amenajare la HHU de către echipa lui Ulmer, pentru a permite măsurători comparative ale protonilor și antiprotonilor. „Am finalizat o repetiție generală reușită cu transportul din martie și am putut demonstra că ideea noastră funcționează. Următorul nostru obiectiv este să facem capcana suficient de autonomă pentru a permite un transport de 10 ore de la Geneva la Düsseldorf”, a declarat Smorra.
Ulmer a explicat contextul cercetării: „Scopul nostru este să răspundem la una dintre cele mai fundamentale întrebări din fizică: de ce există un univers plin de materie? Dacă ar exista o asimetrie între materie și antimaterie, atunci în timpul Big Bang-ului s-ar fi putut produce o cantitate infim mai mare de materie decât de antimaterie, ceea ce ar însemna că a rămas un exces net de materie, în timp ce antimateria s-a anihilat complet.”
