Физики из европейской организации по ядерным исследованиям ЦЕРН впервые в истории доставили антивещество на грузовом автомобиле. Ученые из коллаборации BASE накопили облако из 92 антипротонов в переносной криогенной ловушке Пеннинга, отсоединили установку от стационарного экспериментального комплекса и переместили ее на новую точку внутри исследовательского центра. Вес аппарата BASE-STEP, оснащенного сверхпроводящим магнитом и системой охлаждения жидким гелием, составил около 1000 килограммов, а время транспортировки достигло четырех часов.
Система BASE-STEP представляет собой компактную криогенную ловушку, внутри которой античастицы удерживаются с помощью комбинации магнитного и электрического полей в вакуумной камере. Температура внутри установки поддерживается ниже 8,2 градусов Кельвина (минус 264,95 градуса Цельсия), что необходимо для стабильной работы сверхпроводящего магнита напряженностью 1 тесла. Главная сложность транспортировки антиматерии связана с ее свойством аннигилировать при любом контакте с обычным веществом, что делает даже кратковременное нарушение изоляции недопустимым. В мае 2025 года исследователи провели предварительные испытания системы на 100 протонах, и лишь после подтверждения надежности конструкции перешли к работе с антипротонами.
Необходимость транспортировки антипротонов за пределы основной площадки ЦЕРН продиктована условиями проведения высокоточных измерений. Ускорители, расположенные на территории центра, включая кольцо ELENA для замедления антипротонов, создают магнитные флуктуации на уровне одной миллиардной теслы. Хотя эта величина в 20 тысяч раз слабее магнитного поля Земли, она становится критическим фактором при попытках измерить фундаментальные свойства античастиц с предельной точностью. Для проведения экспериментов, способных зафиксировать разницу между веществом и антивеществом, необходима спокойная магнитная обстановка, которую можно обеспечить лишь в удаленных лабораториях.
Целью исследователей является проверка CPT-инвариантности — одного из базовых принципов Стандартной модели физики частиц, согласно которому свойства частицы и соответствующей античастицы должны быть строго симметричны. Обнаружение даже малейших отклонений могло бы объяснить барионную асимметрию Вселенной: почему после Большого взрыва, в ходе которого материя и антиматерия должны были родиться в равных количествах и полностью аннигилировать, осталась преимущественно обычная материя. Текущие эксперименты BASE уже дали наиболее точные результаты в сравнении протона и антипротона, но дальнейшее повышение чувствительности требует переноса измерений в более чистую среду.
Следующий этап проекта предполагает транспортировку ловушки с антипротонами за пределы ЦЕРН. Первой целью выбрана лаборатория точных измерений при университете Генриха Гейне в Дюссельдорфе, путь до которой займет не менее восьми часов. Для преодоления этого расстояния инженерам предстоит решить задачу автономного питания: система охлаждения должна поддерживать сверхпроводящий магнит в рабочем состоянии без подключения к внешней электросети на всем протяжении маршрута. В качестве решения рассматривается установка на грузовик генератора для питания криокулера, что позволит сохранить необходимую температуру и вакуум.
Успешная транспортировка 92 антипротонов внутри исследовательского центра ЦЕРН стала первым шагом к созданию распределенной сети лабораторий, способных работать с антивеществом. Ранее низкоэнергетические антипротоны производились, накапливались и изучались исключительно на единственной в мире фабрике антиматерии, расположенной в Женеве. Теперь исследователи получают возможность доставлять образцы в сторонние институты, где оборудование для прецизионных измерений не подвержено влиянию ускорительных магнитных полей. В долгосрочной перспективе развитие технологии позволит перевозить не только антипротоны, но и заряженные ионы антиводорода, а также другие редкие изотопы, получаемые на ускорительных комплексах.
