Новый способ перевозки антиматерии
Изучение антиматерии всегда было чрезвычайно сложной задачей из-за ее короткого срока жизни в присутствии обычной материи. Несмотря на то, что ЦЕРН создал установку, которая производит и захватывает антиматерию, позволяя проводить расширенные исследования ее свойств, существует значительная проблема. Оборудование, используемое для захвата антипротонов, создает помехи (магнитный шум), которые ограничивают точность измерений. Многие эксперименты с антиматерией чрезвычайно чувствительны к такому внешнему магнитному полю. Фактически аппаратное обеспечение, которое замедляет антиматерию для захвата, одновременно ограничивает точность исследований, которые можно проводить, сообщает 24 Канал со ссылкой на ArsTechnica.
Смотрите также Ученые построят новый адронный коллайдер, который превзойдет знаменитую установку в ЦЕРНе
Очевидным решением этой проблемы стало бы перемещение антиматерии подальше от места ее производства. Однако это быстро становится сложной задачей. Для удержания антиматерии необходим контейнер, который поддерживает экстремальный вакуум и использует сверхпроводящие материалы для создания электромагнитных полей, не дающих антиматерии касаться стенок. Все это требует значительного источника питания и запаса жидкого гелия для работы сверхпроводников. Обычный транспортный контейнер для этого не подойдет – если антиматерия коснется материи, они аннигилируют, то есть взаимоуничтожатся.
Портативный контейнер для антиматерии
Учитывая эти вызовы, команда ЦЕРН разработала портативное устройство для удержания антиматерии длиной два метра. На одном конце устройства расположен разъем, который позволяет подключать его к пучку частиц, вырабатываемых существующей установкой. Этот разъем ведет к зоне удержания, которая окружена сверхпроводящим магнитом. В остальных частях устройства находятся батареи для обеспечения бесперебойного питания, а также электроника для управления системой. Вся установка помещена в металлический каркас, который включает точки подъема для крепления к крану во время перемещения.
Чтобы подтвердить работоспособность устройства, команда загрузила его протонами, которые гораздо легче получить. Два внутренние краны и мощная четырехколесная тележка переместили контейнер к грузовой док-станции, где его перегрузили на грузовик и вывезли на тестовую поездку по кампусу ЦЕРН в Мейрине. По данным карты, включенной в отчет о работе, протоны начали свой путь во Франции, но ненадолго пересекли границу со Швейцарией. В целом они проехали чуть менее 4 километров и достигли скорости более 40 километров в час.
Результаты испытаний и будущие перспективы
Во время испытания оборудование оставалось холодным, в целом при температуре чуть выше 5 Кельвинов. Исключением были моменты повторного подключения системы к источнику антиматерии и к электрической системе ЦЕРН, что вызвало скачки температуры. Однако сверхпроводящие магниты оставались значительно ниже 7 Кельвинов.
На устройстве был установлен акселерометр для отслеживания сил, действовавших на оборудование во время движения грузовика. Он показал, что изменения скорости грузовика вызвали турбулентность в жидком гелии, делая измерения его уровня ненадежными. К моменту повторного подключения уровень гелия упал примерно с 75% от максимума до 30%, что свидетельствует, что жидкий гелий является ключевым ограничивающим фактором для перевозки.
Измерения, проведенные во время транзита, показали, что весь процесс прошел без потерь, то есть ни один протон не вырвался за все время транспортировки.
Теперь остается провести еще один эксперимент в ЦЕРН, чтобы на этот раз попробовать переместить настоящую антиматерию. Но у команды есть и более крупные цели. В Дюссельдорфе, Германия, строится установка для экспериментов с антипротонами, расположенная почти в 800 километрах или восемь часов езды по дороге. Если доставку туда удастся осуществить успешно, новая установка в Германии позволит проводить измерения с точностью, превышающей достигнутую в ЦЕРН более чем в 100 раз. Аналогичные поставки могут осуществить и в другие лаборатории по всей Европе.