نجحت التجربة في نقل مصيدة مليئة بالبروتونات المضادة عبر الموقع الرئيسي لـ CERN، وهي خطوة أولى رائعة نحو توصيل المادة المضادة إلى المختبرات الأوروبية الأخرى.
اليوم، وفي سابقة عالمية، نجح فريق من العلماء من تجربة BASE في CERN في نقل مصيدة مليئة بالبروتونات المضادة في شاحنة عبر الموقع الرئيسي للمختبر. تمكن الفريق من تجميع سحابة مكونة من 92 بروتونًا مضادًا في مصيدة Penning المحمولة والمبتكرة، ثم فصلها عن المنشأة التجريبية، وتحميلها على شاحنة ومواصلة عملية التجربة بعد النقل. يعد هذا إنجازًا رائعًا، نظرًا لصعوبة الحفاظ على المادة المضادة، لأنها تفنى عند ملامستها للمادة. يعد هذا العرض العالمي الأول بمثابة اختبار، والهدف النهائي هو نقل البروتونات المضادة إلى مختبرات أوروبية أخرى، مثل جامعة هاينريش هاينه في دوسلدورف (HHU)، حيث يمكن إجراء قياسات عالية الدقة لخصائص البروتون المضاد.
المادة المضادة هي فئة من الجسيمات تحدث بشكل طبيعي وهي مطابقة تقريبًا للمادة العادية باستثناء أن الشحنة الكهربائية والعزم المغناطيسي معكوسان. وفقا لقوانين الفيزياء، كان من المفترض أن ينتج عن الانفجار الكبير كميات متساوية من المادة والمادة المضادة. هذه الجسيمات المتساوية ولكن المتضادة كانت ستقضي على بعضها البعض بسرعة، تاركة كونًا فارغًا. ومع ذلك، فإن كوننا يحتوي في الغالب على المادة، وقد حير هذا الخلل العلماء لعقود من الزمن. يشك الفيزيائيون في وجود اختلافات خفية قد تفسر سبب بقاء المادة والمادة المضادة.
لتعميق فهمنا للمادة المضادة، يهدف تعاون BASE إلى قياس خصائص البروتونات المضادة بدقة، مثل عزمها المغناطيسي الجوهري، ثم مقارنة هذه القياسات بتلك المأخوذة مع البروتونات. لكنهم يواجهون الآن مشكلة: “إن الآلات والمعدات الموجودة في “مصنع المادة المضادة” التابع لـ CERN، حيث تقع BASE، تولد تقلبات المجال المغناطيسي التي تحد من المدى الذي يمكننا من خلاله دفع قياساتنا الدقيقة”، كما يوضح ستيفان أولمر، المتحدث الرسمي باسم BASE. هذه التقلبات ضئيلة جدًا، حيث تصل إلى جزء من المليار من التسلا، وهي أصغر بـ 20000 مرة من المجال المغناطيسي للأرض، ولا يمكن اكتشافها خارج المبنى. يقول ستيفان أولمر: “ومع ذلك، فإن دقة القياسات المأخوذة في BASE تجعل الحصول على فهم أعمق للخصائص الأساسية للبروتونات المضادة سيتطلب نقل التجربة إلى خارج المبنى”.
إن “مصنع المادة المضادة” التابع لـ CERN هو المكان الوحيد في العالم الذي يمكن فيه إنتاج البروتونات المضادة وتخزينها ودراستها. يوفر مبطئان متتاليان، مبطئ البروتون المضاد (AD) وحلقة البروتون المضاد منخفضة الطاقة للغاية (ELENA)، العديد من التجارب مع البروتونات المضادة منخفضة الطاقة – كلما انخفضت طاقتها، كان تخزينها ودراستها أسهل. ومن بين هذه التجارب، تحتفظ BASE بسجلات طويلة الأمد لاحتواء البروتونات المضادة لأكثر من عام واحد، وقد اخترعت التجربة هذا النهج الرائد من أجل الانتقال إلى المرحلة التالية: نقل البروتونات المضادة إلى مساحة غير متصلة بالإنترنت لمزيد من المعلومات. تجارب دقيقة بالإضافة إلى مشاركتها مع الآخرين، ولهذا السبب قاموا بتطوير مصيدة BASE-STEP: جهاز مصمم لتخزين ونقل البروتونات المضادة.
“هدفنا من BASE-STEP هو أن نكون قادرين على احتجاز البروتونات المضادة وتسليمها إلى مختبراتنا الدقيقة في مساحة مخصصة في CERN وHHU وجامعة لايبنيتز هانوفر وربما مختبرات أخرى قادرة على إجراء قياسات عالية الدقة للبروتونات المضادة، وهو أمر غير ممكن للأسف في مصنع المادة المضادة”، يوضح كريستيان سمورا، قائد BASE-STEP. “لقد تحققنا من جدوى المشروع مع البروتونات في العام الماضي، ولكن ما حققناه اليوم مع البروتونات المضادة هو قفزة هائلة إلى الأمام نحو هدفنا.”
إن BASE-STEP صغير بما يكفي ليتم تحميله على شاحنة وتناسبه من خلال أبواب المختبرات العادية، ويمكنه تحمل الصدمات والاهتزازات الناتجة عن النقل. الجهاز الحالي – الذي يشتمل على مغناطيس فائق التوصيل، وتبريد الهيليوم السائل المبرد، واحتياطيات الطاقة، وغرفة مفرغة تحبس الجسيمات المضادة باستخدام المجالات المغناطيسية والكهربائية – يزن 1000 كيلوغرام: وهو أكثر إحكاما بكثير من BASE أو أي نظام آخر موجود يستخدم لدراسة المادة المضادة.
يقول كريستيان سمورا: “للوصول إلى وجهتنا الأولى – مختبرنا الدقيق المخصص في جامعة HHU في ألمانيا – سيستغرق منا ما لا يقل عن 8 ساعات”. “هذا يعني أنه سيتعين علينا إبقاء المغناطيس فائق التوصيل للمصيدة عند درجة حرارة أقل من 8.2 كلفن لهذه الفترة الطويلة. لذا، بالإضافة إلى الهيليوم السائل، سنحتاج إلى مولد لتشغيل المبرد على الشاحنة. ونحن ندرس حاليًا هذا الاحتمال.» ومع ذلك، يظل التحدي الأكبر عند الوصول إلى الوجهة: وهو نقل البروتونات المضادة إلى التجربة دون أن تختفي.
“يعد نقل المادة المضادة مشروعًا رائدًا وطموحًا، وأهنئ تعاون BASE على هذا الإنجاز المثير للإعجاب. يقول غوتييه هاميل دي مونشينولت، مدير الأبحاث والحوسبة في CERN: “نحن في بداية رحلة علمية مثيرة ستسمح لنا بتعميق فهمنا للمادة المضادة”.
Â
مزيد من المعلومات: Â
تتوفر مجموعة الوسائط الخاصة بنقل المادة المضادة هنا
