Antiprotonen koelen en het oplossen van materie-antimaterie mysteries bij CERN

AmsterdamNatuurkundigen hebben zich lang afgevraagd waarom er veel meer materie dan antimaterie in het universum is. Het BASE-onderzoeksteam van CERN, onder leiding van Dr. Stefan Ulmer van de Heinrich Heine Universiteit Düsseldorf, heeft onlangs nieuwe mogelijkheden ontdekt. De onderzoekers hebben een methode gevonden om antiprotonen sneller af te koelen, wat zeer nauwkeurige metingen van hun massa en magnetische eigenschappen mogelijk maakt.

Overzicht van de nieuwe methode:

• Antiprotonen worden nu in slechts acht minuten afgekoeld tot 200 mK, in plaats van 15 uur.
• Deze snelle koeling wordt gerealiseerd met een dubbel Penningval-opstelling.
• Dankzij deze technologie kan het team nu 1.000 meetcycli in ongeveer een maand uitvoeren.
• Met de vorige methoden zou dit bijna tien jaar hebben geduurd.

Na de oerknal zou het heelal evenveel materie als antimaterie moeten hebben gehad. Wanneer deze elkaar ontmoeten, vernietigen ze elkaar en veranderen in energie. Maar we zien tegenwoordig voornamelijk materie in het heelal, wat een belangrijk raadsel is in de deeltjesfysica. Dit kan mogelijk worden verklaard door kleine verschillen of nieuwe fysica die niet door het Standaardmodel worden gedekt.

Dr. Ulmer's team meet nauwgezet spin-flip overgangen in extreem koude antiprotonen. Met deze metingen streven ze naar het bepalen van het magnetisch moment van antiprotonen. Door deze waarden te vergelijken met die van protonen hopen de onderzoekers kleine verschillen te ontdekken. Deze verschillen kunnen mogelijk uitleggen waarom het universum materie bevat.

BASE's nieuwe val vermindert de koeltijd aanzienlijk, wat de nauwkeurigheid van magnetische momentmetingen verbetert. Deze vallen elimineren warmere deeltjes, waardoor alleen de koudste overblijven. Dit snellere koelproces zorgt voor preciezere metingen, legt Dr. Barbara Maria Latacz uit.

Lees ook:

Vandaag · 14:53

Ontdekking van genetische geheimen voor krachtige en duurzame productie van spur-type-appelbomen

Het BASE-team bij CERN heeft een nieuwe methode ontwikkeld om antiprotonen sneller te koelen. Deze methode verbetert ook de nauwkeurigheid van het identificeren van deeltjespin met meer dan 1000 keer. Hun volgende stap is om deze nauwkeurigheid verder te verhogen naar één op tien miljard.

Het team heeft spannende toekomstplannen. Ze willen een mobiel apparaat ontwikkelen om antiprotonen vast te leggen. Dit apparaat zal antiprotonen vervoeren van CERN naar een nieuw laboratorium bij HHU. Hierdoor zouden metingen tien keer nauwkeuriger kunnen worden.

Dit onderzoek richt zich op vangtechnologieën. Penningvallen gebruiken stabiele magnetische velden en elektrostatische velden om geladen deeltjes vast te houden. Paulvallen daarentegen maken gebruik van wisselende elektrische velden. Beide typen hebben Nobelprijzen ontvangen.

De BASE-samenwerking werkt aan het verbeteren van de nauwkeurigheid bij het meten van fundamentele deeltjes. Deze inspanning kan bijdragen aan het oplossen van het mysterie waarom er meer materie dan antimaterie in het universum is. Hun bevindingen, gepubliceerd in Physical Review Letters, vertegenwoordigen een belangrijke vooruitgang in de deeltjesfysica.