Miklihvellur framleiddi jafnt magn af efni og andefni sem hefði átt að eyða hvort öðru og skilja eftir tóman alheim. Hins vegar lifði efni af og drottnar yfir alheiminum á meðan andefni hvarf. Talið er að einhver óþekktur munur á grunneiginleikum milli agna og samsvarandi andagna gæti verið ábyrgur fyrir þessu. Mikil nákvæmni mælingar á grundvallareiginleikum andróteinda geta auðgað skilning á ósamhverfu efnis og andefnis. Það krefst framboðs af andróteindum. Eins og er, CERN's Antiproton Decelerator (AD) er eina aðstaðan þar sem andróteindir eru framleiddar og geymdar. Það er ekki hægt að gera nákvæmar rannsóknir á andróteindum nálægt AD vegna segulsviðssveiflna sem myndast af hröðlum. Þess vegna er nauðsynlegt að flytja andróteindir frá þessari aðstöðu til annarra rannsóknarstofa. Sem stendur er engin tækni sem hentar til þess. BASE-STEP er skref fram á við í þessa átt. Þetta er tiltölulega fyrirferðarlítið tæki sem er hannað til að geyma og flytja andróteindir frá CERN aðstöðu til rannsóknarstofa á öðrum stöðum fyrir nákvæmar rannsóknir á andefni. Þann 24. október 2024 framkvæmdi BASE-STEP árangursríka tæknisýningu með því að nota fastar róteindir sem staðgengill fyrir andróteindir. Það flutti ský með 70 róteindum á staðnum í vörubíl. Þetta var fyrsta dæmið um flutning lausra agna í endurnýtanlegri gildru og mikilvægur áfangastaður í átt að því að búa til andróteindasendingarþjónustu til tilrauna á öðrum rannsóknarstofum. Með nokkrum betrumbótum á verklagsreglum er áætlað að flytja andróteindir árið 2025.
Í upphafi framleiddi Miklihvellur jafnt magn af efni og andefni. Báðir eru eins að eiginleikum, bara að þeir hafa andstæðar hleðslur og segulmagnaðir augnablikum þeirra er snúið við.
Efnið og andefnið hefðu átt að eyða fljótt og skilja eftir sig tóman alheim, en það gerðist ekki. Alheimurinn er nú algerlega stjórnaður af efni á meðan andefni hvarf. Þetta er talið að það sé einhver óþekktur munur á grundvallarögnum og samsvarandi andögnum þeirra sem gæti hafa leitt til þess að efni lifði af á meðan andefni var útrýmt sem leiddi til ósamhverfu efnis og andefnis.
Samkvæmt CPT (Charge, Parity, and Time reversal) samhverfu, sem er hluti af Standard Model of particle physics, ættu grunneiginleikar agna að vera jafnir og að hluta til andstæðar við samsvarandi andagnir þeirra. Nákvæmar tilraunamælingar á mismun á grunneiginleikum (svo sem massa, hleðslur, líftíma eða segulmagnaðir augnablik) agna og samsvarandi andagna þeirra geta hjálpað til við að skilja ósamhverfu efnis og andefnis. Þetta er samhengið við CERN'S Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE).
BASE tilraun hefur verið hönnuð til að rannsaka róteinda andróteindasamhverfu með því að framkvæma mikla nákvæmni mælingar á eiginleikum (eins og innra segulmagnaðir augnabliki) andróteinda með brota nákvæmni í röð hluta á milljarð. Næsta skref er samanburður á þessum mælingum við samsvarandi gildi fyrir róteindir. Fyrir innra segulmagnaðir augnablik er allt ferlið byggt á mælingum á Larmor tíðni og cyclotron tíðni.
Sem stendur er Antiproton Decelerator (AD) CERN eina aðstaðan þar sem andróteindir eru reglulega framleiddar og geymdar. Þessar andróteindir þarf að rannsaka hér á stöð CERN, en segulsviðssveiflur sem myndast af hraðalinum á staðnum takmarka nákvæmni mælinga á andróteindaeiginleikum. Þess vegna er nauðsynlegt að flytja andróteindir sem framleiddar eru í AD til rannsóknarstofa á öðrum stöðum. En andefni er ekki auðvelt að takast á við þar sem það tortímast fljótt við að komast í snertingu við efni. Sem stendur er engin hentug tækni til að flytja andróteindir til rannsóknarstofa á öðrum stöðum fyrir vísindamenn til að framkvæma nákvæmar rannsóknir. BASE-STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons) er skref fram á við í þessa átt.
BASE-STEP er tiltölulega fyrirferðarlítið tæki sem er hannað til að geyma og flytja andróteindir frá CERN aðstöðu til rannsóknarstofa á öðrum stöðum fyrir nákvæmar rannsóknir á andefni. Það er undirverkefni BASE, vegur um tonn og er um fimm sinnum minna en upphafleg kúariðutilraun.
Þann 24. október 2024 framkvæmdi BASE-STEP árangursríka tæknisýningu með því að nota fastar róteindir sem staðgengill fyrir andróteindir. Það flutti ský með 70 róteindum á staðnum í vörubíl. Þetta var fyrsta dæmið um flutning lausra agna í endurnýtanlegri gildru og mikilvægur áfangastaður í átt að því að búa til andróteindasendingarþjónustu til tilrauna á öðrum rannsóknarstofum. Með nokkrum betrumbótum í verklagsreglum er flutningur á andróteindum fyrirhugaður árið 2025.
PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) er önnur tilraun af svipuðum toga en miðar að öðru markmiði. Eins og BASE-STEP, felur PUMA einnig í sér að undirbúa færanlega gildru til að flytja andróteindir frá CERN's Antiproton Decelerator (AD) sal til ISOLDE aðstöðu þess til að nota við rannsóknir á framandi kjarnaeðlisfræðilegum fyrirbærum.
***
Tilvísanir:
- CERN. Fréttir – BASE tilraun tekur stórt skref í átt að flytjanlegu andefni. Sent 25. október 2024. Fæst á https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter
- CERN. Tæknihönnunarskýrsla BASE-STEP. https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf
- Smorra C., o.fl. 2023. BASE-STEP: Færanlegt andróteindageymir fyrir grundvallarrannsóknir á milliverkunum. Séra Sci. Instrum. 94, 113201. 16. nóvember 2023. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492
- Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. o.fl. PUMA, andProton óstöðugt efni tortímingu. Eur. Phys. J. A 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x
***
Tengdar greinar
- Hvers vegna ræður 'efni' alheiminn en ekki 'andefni'? Í leit að því hvers vegna alheimurinn er til (18 apríl 2020)
- Afhjúpa leyndardóminn um ósamhverfu efnis og andefnis alheimsins með nifteindasveiflutilraunum (1 maí 2020)
- Agnaárekstrar til rannsóknar á „Mjög snemma alheimsins“: Sýnt var fram á Muon-árekstra (31 október 2024)
***