Rozwiązanie zagadek materii-antymaterii dzięki precyzyjnym pomiarom ultra-zimnych antyprotonów.

WarsawFizycy od dawna zastanawiają się, dlaczego w wszechświecie jest znacznie więcej materii niż antymaterii. Ostatnie osiągnięcie zespołu badawczego BASE w CERN, kierowanego przez dr. Stefana Ulmera z Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie, otwiera nowe możliwości. Naukowcy opracowali metodę na szybsze chłodzenie antyprotonów, co pozwala na bardzo precyzyjne pomiary ich masy i właściwości magnetycznych.

Oto szczegółowe wyjaśnienie dotyczące nowej metody:

• Nowa metoda schładza antyprotony do 200 mK w zaledwie osiem minut, skracając czas z 15 godzin.
• Szybkie schładzanie realizowane jest za pomocą podwójnego układu pułapek Penninga.
• Dzięki tej technologii zespół jest w stanie zakończyć 1 000 cykli pomiarowych w ciągu około miesiąca.
• Dotychczasowe metody wymagałyby prawie dziesięciu lat na wykonanie takiej samej liczby cykli.

Po Wielkim Wybuchu wszechświat powinien zawierać równe ilości materii i antymaterii. Kiedy się spotykają, niszczą się nawzajem, przekształcając się w energię. Jednak dzisiaj obserwujemy głównie materię we wszechświecie, co stanowi istotną zagadkę w fizyce cząstek. Możliwe, że wyjaśnieniem są niewielkie różnice lub nowa fizyka, nieujęta w Modelu Standardowym.

Zespół dr Ulmera zajmuje się badaniem przejść spinowo-flipowych w bardzo zimnych antyprotonach. Ich pomiary służą do określania momentu magnetycznego antyprotonów. Porównując te pomiary z wynikami dotyczącymi protonów, naukowcy mają nadzieję odkryć niewielkie różnice. Różnice te mogą pomóc w wyjaśnieniu, dlaczego we wszechświecie istnieje materia.

Nowa pułapka BASE znacząco skraca czas chłodzenia, co przekłada się na lepszą dokładność pomiarów momentu magnetycznego. Dzięki tym pułapkom eliminowane są cieplejsze cząstki, pozostawiając jedynie te najzimniejsze. Szybszy proces chłodzenia umożliwia bardziej precyzyjne pomiary, jak wyjaśnia dr Barbara Maria Latacz.

Zobacz również:

Dzisiaj · 02:11

Genetyczny klucz do zrozumienia tajemnicy hibernacji

Zespół BASE w CERN opracował nową metodę, która pozwala chłodzić antyprotony szybciej niż dotychczas. Dzięki tej metodzie dokładność identyfikacji spinów cząstek została poprawiona ponad tysiąckrotnie. Kolejnym celem zespołu jest dalsze zwiększenie tej precyzji do jednego na dziesięć miliardów.

Zespół ma ekscytujące plany na przyszłość. Zamierzają stworzyć przenośne urządzenie do przechwytywania antyprotonów. Urządzenie to będzie transportować antyprotony z CERN do nowego laboratorium na HHU. Dzięki temu możliwe będzie uzyskanie dziesięciokrotnie dokładniejszych pomiarów.

Badania te koncentrują się na technologiach pułapkowych. Pułapki Penninga wykorzystują stałe pola magnetyczne i elektrostatyczne do zatrzymywania naładowanych cząstek. Natomiast pułapki Paula używają zmiennych pól elektrycznych. Oba rodzaje technologii zostały nagrodzone Nagrodami Nobla.

Zespół BASE intensywnie pracuje nad zwiększeniem dokładności pomiarów cząstek fundamentalnych. Te badania mogą przyczynić się do rozwiązania zagadki dotyczącej przewagi materii nad antymaterią we wszechświecie. Ich odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters, stanowią znaczący krok naprzód w badaniach fizyki cząstek.