სიახლეები
CERN-ის ერთ-ერთი ექსპერიმენტი — BASE (ბარიონ-ანტიბარიონული სიმეტრიის ექსპერიმენტი) — იკვლევს პროტონებისა და ანტიპროტონების მაგნიტურ მომენტებსა და მუხტ-მასის ფარდობას, რათა აღმოაჩინოს ბარიონული ასიმეტრიის ნიშნები.
24 მარტს CERN-ის ვებგვერდზე გამოქვეყნებულ პრესრელიზში მკვლევარები იუწყებიან, რომ მათ შეძლეს 92 ანტიპროტონის დაგროვება ოთხ გადასატან კრიოგენულ Penning-ის ხაფანგში (ხელსაწყო, რომელიც ნაწილაკებს ელექტრომაგნიტური ველების საშუალებით იჭერს), მისი სატვირთოზე დატვირთვა და CERN-ის ტერიტორიაზე ნახევარსაათიანი ტრანსპორტირების შემდეგ მათი ექსპერიმენტულ მოწყობილობებში დაბრუნება. ეს მნიშვნელოვანი მიღწევაა, რადგან ანტიმატერიის შენარჩუნება ძალიან რთულია — მატერიასთან კონტაქტისას ის ანიჰილაციას განიცდის.
ეს მსოფლიო მასშტაბით პირველი საცდელი ეტაპია, რომლის საბოლოო მიზანია ანტიპროტონების გადატანა სხვა ევროპულ ლაბორატორიებში, მაგალითად, ჰაინრიხ ჰაინეს უნივერსიტეტში დიუსელდორფში (HHU), სადაც შესაძლებელი იქნება მათი თვისებების მაქსიმალური სიზუსტით გაზომვა.
ანტიმატერია ბუნებრივად არსებული ნაწილაკების კლასია, რომელიც თითქმის იდენტურია ჩვეულებრივი მატერიისა, გარდა იმისა, რომ მათი ელექტრული მუხტი და მაგნიტური მომენტი საპირისპიროა. ფიზიკის კანონების მიხედვით, დიდი აფეთქების დროს უნდა წარმოქმნილიყო მატერიისა და ანტიმატერიის თანაბარი რაოდენობა. ამ ნაწილაკებს ერთმანეთთან ანიჰილაციის შედეგად სწრაფად უნდა განადგურებოდნენ, რის შედეგადაც მატერიისგან ცარიელი სამყარო დარჩებოდა. თუმცა ჩვენი სამყარო ძირითადად მატერიისგან შედგება, და ეს დისბალანსი ათწლეულებია მეცნიერებს აბნევს. ფიზიკოსები ვარაუდობენ, რომ არსებობს მცირე განსხვავებები, რომლებიც შეიძლება ხსნიდეს, რატომ გადარჩა მატერია და რატომ თითქმის გაქრა ანტიმატერია.
ანტიმატერიის უკეთ გასაგებად, BASE კოლაბორაცია მიზნად ისახავს ანტიპროტონების თვისებების — მაგალითად, მათი შინაგანი მაგნიტური მომენტის — მაქსიმალურად ზუსტ გაზომვას და ამ მონაცემების პროტონების მონაცემებთან შედარებას. თუმცა CERN-ის „ანტიმატერიის ფაბრიკაში“, სადაც BASE მდებარეობს, სხვადასხვა მოწყობილობა იწვევს მაგნიტური ველის ფლუქტუაციებს, რაც ზღუდავს გაზომვების სიზუსტეს. ეს რყევები ძალიან მცირეა — დაახლოებით ერთი მემილიარდედი ტესლა, რაც დედამიწის მაგნიტურ ველზე 20 000-ჯერ სუსტია და შენობის გარეთ პრაქტიკულად შეუმჩნეველია. მიუხედავად ამისა, BASE-ის გაზომვების სიზუსტე იმდენად მაღალია, რომ ანტიპროტონების ფუნდამენტური თვისებების უფრო ღრმად შესასწავლად საჭიროა ექსპერიმენტის შენობიდან გატანა.
CERN-ის „ანტიმატერიის ფაბრიკა“ ერთადერთი ადგილია მსოფლიოში, სადაც შესაძლებელია ანტიპროტონების წარმოება, შენახვა და შესწავლა. ორი თანმიმდევრულად განთავსებული შემამანელებელი (AD და ELENA) ექსპერიმენტებს დაბალი ენერგიის ანტიპროტონებს აწვდიან. რაც უფრო დაბალია მათი ენერგია, მით უფრო მარტივია მათი შენახვა და კვლევა. BASE ფლობს რეკორდს ანტიპროტონების ერთ წელზე მეტხანს შენახვაში.
სწორედ ამ გამოცდილებაზე დაყრდნობით შემუშავდა ახალი მიდგომა — ანტიპროტონების ლაბორატორიის გარეთ გადატანა უფრო ზუსტი გაზომვებისთვის და მათი გაზიარება სხვა კვლევით ჯგუფებთან. ამ მიზნით შეიქმნა BASE-STEP ხაფანგი — მოწყობილობა, რომელიც ანტიპროტონების შენახვასა და ტრანსპორტირებას უზრუნველყოფს.
BASE-STEP საკმარისად კომპაქტურია, რომ სატვირთო მანქანაზე მოთავსდეს და სტანდარტულ ლაბორატორიულ კარებშიც გაეტიოს. მას შეუძლია გაუძლოს ტრანსპორტირების დროს წარმოქმნილ ვიბრაციებსა და რყევებს. სისტემა, რომელიც მოიცავს ზეგამტარ მაგნიტს, თხევადი ჰელიუმით კრიოგენულ გაგრილებას, ენერგიის რეზერვებსა და ვაკუუმურ კამერას (სადაც ნაწილაკები მაგნიტური და ელექტრული ველებით იჭერება), დაახლოებით 1000 კილოგრამს იწონის და გაცილებით კომპაქტურია, ვიდრე სხვა მსგავსი სისტემა.
მიზანია ანტიმატერიის გადატანა HHU-ში (გერმანია), სადაც შესაძლებელი იქნება ანტიპროტონების თვისებების ყველაზე მაღალი სიზუსტით გაზომვა. ასეთ მგზავრობას მინიმუმ 8 საათი დასჭირდება, რაც ნიშნავს, რომ ხაფანგის ზეგამტარი მაგნიტების ტემპერატურა მთელი ამ დროის განმავლობაში 8.2 კელვინზე დაბლა უნდა შენარჩუნდეს. ამიტომ, თხევადი ჰელიუმის გარდა, სატვირთოზე კრიოგამაგრილებლისთვის გენერატორიც იქნება საჭირო. თუმცა ყველაზე დიდი გამოწვევაა დანიშნულების ადგილზე ჩასვლის შემდეგ ანტიპროტონების მოწყობილობებში გადატანა ისე, რომ ისინი არ განადგურდნენ.
წყარო:
