Στο CERN σχεδιάζεται η συγκέντρωση και μεταφορά τεράστιας ποσότητας αντιύλης για να μελετηθούν οι συγκρούσεις της με την ύλη

Η αντιύλη εξαφανίζεται στιγμιαίως όταν συναντά την ύλη. Όμως οι ερευνητές έχουν αναπτύξει τρόπους για να την παγιδεύουν και να αυξάνουν τον χρόνο ζωής της με σκοπό να την χρησιμοποιήσουν για να μελετήσουν την ύλη. Ένα νέο πρόγραμμα το οποίο αποκαλείται PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) στοχεύει να παγιδεύσει μια ποσότητα ενός δισεκατομμυρίου αντιπρωτονίων στο πείραμα GBAR του CERN στις εγκαταστάσεις ELENA και να τα κρατήσουν για ορισμένες εβδομάδες.

Ένας τέτοιος μεγάλος χρόνος αποθήκευσης θα επέτρεπε τα παγιδευμένα αντιπρωτόνια να φορτωθούν σε ένα βαν και να μεταφερθούν στη γειτονική εγκατάσταση δέσμης ιόντων ISOLDE που βρίσκεται μερικές εκατοντάδες μέτρα μακριά. Στις εγκαταστάσεις ISOLDE, τα αντιπρωτόνια στη συνέχεια θα συγκρουσθούν με ραδιενεργά ιόντα έτσι που θα μπορούσαν να μελετηθούν εξωτικά πυρηνικά φαινόμενα.

Για να παγιδευτούν τα αντιπρωτόνια για αρκετά μακρύ, για αυτά, χρονικό διάστημα για να μεταφερθούν και χρησιμοποιηθούν στις εγκαταστάσεις ISOLDE, το PUMA σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει μια 70 εκατοστών μήκους παγίδα «διπλής ζώνης» μέσα σε έναν, ενός τόνου, υπεραγωγό σωληνοειδή μαγνήτη και να τα διατηρήσει κάτω από ένα εξαιρετικά υψηλό κενό (10^-17 mbar) και σε κρυογονική θερμοκρασία (4 Κ). Η αποκαλούμενη αποθηκευτική ζώνη της παγίδας θα εγκιβωτίσει τα αντιπρωτόνια, , ενώ η δεύτερη ζώνη θα φιλοξενήσει συγκρούσεις μεταξύ των αντιπρωτονίων και των ραδιενεργών πυρήνων που παράγονται στις εγκαταστάσεις ISOLDE όμως διασπώνται τόσο γρήγορα για να μεταφερθούν και να μελετηθούν αλλού.

Το πρόγραμμα ελπίζεται να μελετήσει τις ιδιότητες των ραδιενεργών πυρήνων μετρώντας τα σωμάτια πιόνια που εκπέμπονται στις συγκρούσεις μεταξύ των πυρήνων και των αντιπρωτονίων. Τέτοιες μετρήσεις θα βοηθήσουν να προσδιοριστεί πόσο συχνά τα αντιπρωτόνια εξαφανίζονται με τα πρωτόνια ή τα νετρόνια των πυρήνων και συνεπώς οι σχετικές τους πυκνότητες στην επιφάνεια των πυρήνων. Οι σχετικές πυκνότητες στη συνέχεια θα δείχνουν εάν οι πυρήνες έχουν εξωτικές ιδιότητες, όπως οι πυκνοί νετρονικοί φλοιοί, οι οποίοι ανταποκρίνονται σε μια σημαντικά υψηλότερη πυκνότητα νετρονίων παρά πρωτονίων στην πυρηνική επιφάνεια και στην εκτεινόμενη άλω πρωτονίων και νετρονίων γύρω από την κεντρική πυρηνική περιοχή.

Σήμερα, το CERN είναι το μόνο μέρος στον κόσμο όπου παράγονται χαμηλής ενέργειας αντιπρωτόνια, όμως «το πρόγραμμα αυτό μπορεί να οδηγήσει στον εκδημοκρατισμό της χρήσης της αντιύλης», αναφέρει ο Alexandre Obertelli, φυσικός του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Darmstadt, ο οποίος είναι ο επικεφαλής του προγράμματος. Ο Obertelli σχεδιάζει να κατασκευάσει και αναπτύξει το σωληνοειδές, παγίδα και ανιχνευτή στα ερχόμενα δυο χρόνια, με σκοπό της παραγωγής των πρώτων συγκρούσεων στο CERN το 2022.