Δυο νέα πειράματα έγιναν αποδεκτά στο CERN για μεταφορά αντιύλης

Το Εργοστάσιο Αντιύλης του CERN είναι το μόνο μέρος του κόσμου όπου παράγονται αντιπρωτόνια – το αντίστοιχο του πρωτονίου στην περιοχή της αντιύλης. Όμως, στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον θα είναι επίσης και το πρώτο μέρος που θα στέλνει παγιδευμένα αντιπρωτόνια σε άλλη τοποθεσία. Στις 17 Μαρτίου 2021, η Επιτροπή Έρευνας του CERN αποδέχθηκε την ανάπτυξη δυο νέων πειραμάτων για μεταφορά αντιπρωτονίων από το Εργοστάσιο Αντιύλης σε άλλες εγκαταστάσεις, για μελέτες σε αντιύλη και στην πυρηνική φυσική. Τα BASE-STEP και PUMA, όπως αποκαλούνται τα πειράματα, είναι αρκετά συμπαγή για να μεταφέρονται σε ένα μικρό φορτηγάκι ή βαν.

Το BASE-STEP βασίζεται στο πείραμα BASE– μια διάταξη παγίδων για να αποθηκεύει και μελετά λεπτομερώς αντιπρωτόνια που παράγονται στο Εργοστάσιο Αντιύλης. Χρησιμοποιώντας αυτή τη διάταξη, η ομάδα του BASE μετρά τις ιδιότητες των αντιπρωτονίων και τις συγκρίνει με αυτές του πρωτονίου για να δει αν υπάρχουν διαφορές μεταξύ των δυο τους – εάν βρεθούν, τέτοιες διαφορές θα μπορούσαν να ρίξουν φως στην ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης στο σύμπαν. Στο BASE έχουν πραγματοποιηθεί ακόμη πιο ακριβείς μετρήσεις αντιπρωτονίων, όμως η ακρίβεια αυτών των μετρήσεων είναι περιορισμένη από τις διαταραχές στα μαγνητικά πεδία της διάταξης που προκαλούνται από το μαγνητικό περιβάλλον του Εργοστασίου Αντιύλης.

Το BASE-STEP είναι μια παραλλαγή της διάταξης του BASE που σχεδιάστηκε για να μεταφέρεται σε εγκαταστάσεις στο CERN ή όπου αλλού, όπου υπάρχει πιο ήρεμο μαγνητικό περιβάλλον και έτσι επιτρέπει να γίνουν μετρήσεις υψηλής ακρίβειας. Η συσκευή θα διαθέτει μια πρώτη παγίδα για να δέχεται και να απελευθερώνει τα αντιπρωτόνια που παράγονται στο Εργοστάσιο Αντιύλης και μια δεύτερη παγίδα για να αποθηκεύει τα αντιπρωτόνια.

Το PUMA, το δεύτερο πείραμα, βασίζεται σε ένα διαφορετικό φορητό σύστημα παγίδευσης αντιπρωτονίων και έχει διαφορετικό επιστημονικό στόχο. Θα μεταφέρει αντιπρωτόνια από το Εργοστάσιο Αντιύλης στις εγκαταστάσεις πυρηνικής φυσικής ISOLDE του CERN, για τη διερεύνηση εξωτικών φαινομένων πυρηνικής φυσικής. Θα συνίσταται από μια πρώτη ζώνη παγίδευσης για να σταματήσουν αντιπρωτόνια και μια δεύτερη ζώνη παγίδευσης για να φιλοξενήσει συγκρούσεις μεταξύ αντιπρωτονίων και ραδιενεργών ατομικών πυρήνων που συστηματικά παράγονται στις εγκαταστάσεις ISOLDE, αλλά διασπώνται πολύ γρήγορα για να μεταφερθούν οπουδήποτε οι ίδιοι.

Η ανάλυση των αποτελεσμάτων αυτών των συγκρούσεων, που θα ανιχνευτούν από σωματιδιακούς ανιχνευτές που περιβάλλουν την ζώνη συγκρούσεων, θα βοηθήσουν τους ερευνητές να προσδιορίσουν τις σχετικές πυκνότητες των πρωτονίων και των νετρονίων στην επιφάνεια των πυρήνων. Οι πυκνότητες αυτές θα μπορούσαν να αποκαλύψουν εάν οι πυρήνες έχουν εξωτικές ιδιότητες όπως λεπτό «δέρμα» νετρονίων ή εκτεταμένη άλω πρωτονίων ή νετρονίων γύρω από το κέντρο τους. Μια τέτοια γνώση θα μπορούσε να ρίξει φως στο εσωτερικό των άστρων νετρονίων.

Τα δυο πειράματα, PUMA και BASE-STEP, αναμένεται να είναι λειτουργικά το 2023.