Ученые CERN приступили к созданию мобильной ловушки для перемещения антиматерии между исследовательскими лабораториями

Posted by admin on 11 ноября, 2020

Известно, что антиматерия — это субстанция, хранение и транспортировка которой сопряжены со многими трудностями из-за того, что она, эта антиматерия, сразу же стремится уничтожить материал контейнера, в который ее пытаются поместить. И недавно ученые группы BASE Европейской организации ядерных исследований CERN нашли способ безопасного перемещения антиматерии к научным инструментам в других лабораториях, где при ее помощи ученые будут пытаться «вскрыть» некоторые из фундаментальных тайн нашей Вселенной.

Установка Antimatter Decelerator (AD) является одним из немногих мест на Земле, где производится антиматерия. Однако специфика работы этой установки, в частности, используемые в ней сильнейшие магнитные поля, делают место ее расположения совсем неподходящим для проведения других экспериментов. И тут же встает проблема с транспортировкой антиматерии в другие места, более подходящие для проведения исследований.

Ученые группы BASE уже завершили проектирование мобильной ловушки, которая получила название BASE-STEP. В основе этой установки лежит принцип всем известной ловушки Пеннинга, в которой антипротоны удерживаются от контакта со стенами контейнера при помощи электрических и магнитных полей. Более того, в установке BASE-STEP используются две независимые ловушки Пеннинга, одна — для приема и выпуска антиматерии, а вторая — для ее длительного хранения в условиях глубокого вакуума.

Отметим, что ученые CERN уже некоторое время используют новые модернизированные ловушки Пеннинга, которые способны хранить антипротоны на протяжении 400 суток. Для сравнения отметим, что аналогичные ловушки, использовавшиеся еще в 2011 году, обеспечивали время хранения антиматерии не более 16 минут. И большой проблемой, с которой довелось столкнуться ученым BASE, стала миниатюризация имеющихся ловушек с сохранением их свойств, т.е. без потерь во времени хранения антивещества.

Обе ловушки установки BASE-STEP находятся внутри сверхпроводящей обмотки магнита, вырабатывающего поле, силой в 1 Тесла. Это сильное магнитное поле предотвращает контакт антиматерии со стенками ловушек при ударах и толчках, неизбежно возникающих при транспортировке. Для поддержания криогенной температуры внутри ловушки и в обмотках магнита используется жидкий гелий, которого имеется запас, достаточный для нескольких часов хранения антиматерии. Размеры ловушки BASE-STEP составляют 1.9 x 1.6 x 0.8 м, а ее вес не превышает 1000 килограмм.

«Такие относительно компактные размеры и вес позволят нам загрузить ловушку BASE-STEP на небольшой грузовик или даже в фургон, и перевезти антиматерию из места ее производства к месту, где будут проводиться исследования с ее участием» — рассказывает Кристиан Сморра (Christian Smorra), один из членов научной группы BASE.

В настоящее время ученые группы BASE уже приступили к разработке и к подготовке производства некоторых узлов ловушки BASE-STEP. И, согласно планам, свой законченный вид это устройство должно приобрести в 2022 году.

Как надеются ученые, исследования антивещества, облегченные и ускоренные за счет возможности его транспортировки, позволят, в конце концов, найти ответ на один из самых важных фундаментальных вопросов физики. Этот вопрос заключается в следующем — согласно имеющейся теории во время Большого Взрыва возникло равное количество материи и антиматерии. Сегодня же в доступной части окружающей нас Вселенной мы наблюдаем только обычную материю. Так что же именно привело к возникновению такого дисбаланса, и куда делась практически вся антиматерия?

Наличия противоположных электрических зарядов у материи и антиматерии недостаточно для объяснения наблюдаемого несоответствия. И ученые продолжают исследования, пытаясь найти даже самые незначительные различия в одинаковых параметров двух антиподов. При этом, естественно, им требуется доступ к большому количеству антивещества, который и обеспечит в скором времени мобильная транспортная ловушка BASE-STEP.