H αντιύλη βγήκε για πρώτη φορά από το εργαστήριο – Ιστορική βόλτα με φορτηγό του CERN

Πώς μπορεί κανείς να μεταφέρει το σπανιότερο και ακριβότερο υλικό του κόσμου χωρίς καν να το αγγίξει; Είναι ένας γρίφος για γερούς λύτες, τον οποίο κατάφεραν να λύσουν ερευνητές του CERN προκειμένου να μεταφέρουν μια απειροελάχιστη ποσότητα αντιύλης.

Στις 24 Μαρτίου, οι υπεύθυνοι του πειράματος BASE φόρτωσαν σε φορτηγό 92 αντιπρωτόνια και τα έβγαλαν για μια μισάωρη βόλτα στο κάμπους του CERN έξω από τη Γενεύη, ανέφερε το ευρωπαϊκό εργαστήριο σωματιδιακής φυσικής.

Ήταν η πρώτη φορά που η αντιύλη βγαίνει από το εργαστήριο, μια εξέλιξη που ανοίγει το δρόμο για τη μελέτη του υλικού σε άλλα ερευνητικά κέντρα.

«Στόχος των πειραμάτων είναι να συγκρίνουμε την ύλη και την αντιύλη με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια και να αναζητήσουμε διαφορές που δεν έχουν εντοπιστεί μέχρι σήμερα» δήλωσε ο Στέφαν Ούλμερ, επικεφαλής του πειράματος BASE.

Οι φυσικοί γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες ότι για κάθε σωματίδιο κανονικής ύλης υπάρχει ένα αντίστοιχο αντισωματίδιο με αντίθετο φορτίο.

Όταν ένα σωματίδιο αντιύλης συναντήσει οποιοδήποτε σωματίδιο ύλης, και τα δύο καταστρέφονται απελευθερώνοντας μεγάλες ποσότητες ενέργειας.

Το CERN είναι σήμερα το μόνο εργαστήριο που μπορεί να αποθηκεύει αντιύλη, αναμφίβολα το πιο ακριβό υλικό του κόσμου, με τιμή που εκτιμάται σε τρισεκατομμύρια δολάρια ανά γραμμάριο.

Κανείς όμως δεν έχει φτάσει αυτό το επίπεδο παραγωγής: μόλις 18 νανογραμμάρια, ή δισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου, είχαν παραχθεί σε όλο τον κόσμο μέχρι το 2018.

Η μεταφορά αντιύλης είναι δύσκολη υπόθεση, αφού αν τα παγιδευμένα σωματίδια θα εξαφανίζονταν ακαριαία σε περίπτωση που άγγιζαν τα τοιχώματα του δοχείου.

Για τη μεταφορά των αντιπρωτονίων (πυρήνων αντι-υδρογόνου) οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπεραγώγιμους μαγνήτες, κατεψυγμένους στους -269 βαθμούς Κελσίου, προκειμένου να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που κρατούσε τα σωματίδια μετέωρα.

Η μαγνητική παγίδα, με βάρος γύρω στον ένα τόνο, τροφοδοτούνταν από γεννήτρια στη διάρκεια του σύντομου ταξιδιού των 8 χιλιομέτρων. Στη συνέχεια τα αντιπρωτόνια επέστρεψαν στο εργαστήριο και οι ερευνητές άνοιξαν σαμπάνια.

Η άσκηση ήταν το πρώτο δείγμα προκειμένου να μεταφερθούν δείγματα αντιύλης σε άλλα εργαστήρια, όπως το Πανεπιστήμιο Χάινριχ Χάινε στο Ντίσελντορφ της Γερμανίας, το οποίο απέχει περίπου οκτώ ώρες οδικώς από το CERN στα γαλλο-ελβετικά σύνορα.

Σε νέο εργαστήριο που βρίσκεται υπό κατασκευή στο πανεπιστήμιο, απαλλαγμένο από τον πειραματικό θόρυβο του CERN, οι μετρήσεις της αντιύλης θα προσφέρουν 100 με 1000 φορές μεγαλύτερη ακρίβεια, ανέφερε ο Ούλμερ.

Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής είναι οι πρακτικά μηδαμινές ποσότητες αντιύλης που παρατηρούμε σήμερα στο Σύμπαν. Θεωρητικά, η Μεγάλη Έκρηξη θα έπρεπε να είχε παράγει ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης, οι οποίες θα είχαν εξουδετερώσει η μία την άλλη και θα είχαν μετατραπεί σε καθαρή ενέργεια. Ο λόγος που η κανονική ύλη επικράτησε στο Σύμπαν παραμένει άγνωστος παρά τις προσπάθειες δεκαετιών.

To πείραμα BASE ανοίγει τώρα τον δρόμο για μια ένα πιο φιλόδοξο εγχείρημα, το πρόγραμμα PUMA, το οποίο αφορά τη μεταφορά ενός δισεκατομμυρίου αντιπρωτρονίων με μια παγίδα που φτάνει τους δέκα τόνους.

Το χειρότερο που θα μπορούσε να συμβεί κατά τη μεταφορά θα ήταν να έρθουν τα αντιπρωτόνια σε επαφή με τα τοιχώματα των παγίδων.

Κίνδυνος όμως δεν υπάρχει: ακόμα και αν όλα τα αντιπρωτόνια του CERN καταστρέφονταν όλα ταυτόχρονα, είπαν οι ερευνητές, η ενέργεια που θα απελευθερωνόταν είχε την ενέργεια ενός μολυβιού που πέφτει από το τραπέζι.