Για πρώτη φορά στην ιστορία, το CERN μεταφέρει αντιπρωτόνια με φορτηγό — μια δοκιμή που ανοίγει τον δρόμο για την παράδοση αντιύλης σε εργαστήρια σε όλη την Ευρώπη. Το πείραμα STEP αποδεικνύει ότι η αντιύλη μπορεί να επιβιώσει εκτός των ελεγχόμενων συνθηκών του εργοστασίου αντιύλης — και αυτό αλλάζει τα δεδομένα για την έρευνα της φυσικής.
Μέσα σε ένα μεταλλικό κουτί μεγέθους ντουλαπιού αρχείων, που ζυγίζει λίγο λιγότερο από ένα Ford Focus, βρίσκονται μερικές εκατοντάδες αντιπρωτόνια. Έχουν καθίσει εκεί για εβδομάδες, ακίνητα μέσα σε κενό αραιότερο από το διαστρικό διάστημα, συγκρατημένα από ισχυρά μαγνητικά πεδία σε θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν. Η δουλειά τους είναι απλή: να περιμένουν τη βόλτα τους.
Αυτά τα σωματίδια αντιύλης θα φορτωθούν σε φορτηγό και θα κάνουν έναν κύκλο 4 χιλιομέτρων γύρω από τις εγκαταστάσεις του CERN κοντά στη Γενεύη — η πρώτη δοκιμή μιας μελλοντικής υπηρεσίας μεταφοράς αντιύλης που φιλοδοξεί να φτάσει σε εργαστήρια σε όλη την Ευρώπη. Το πείραμα ονομάζεται STEP, από τα αρχικά του Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons, και ο επικεφαλής του, Christian Smorra, το χαρακτηρίζει «획groundbreaking για την επιστήμη της αντιύλης».
Η αντιύλη δεν είναι επιστημονική φαντασία — την ξέρουμε από τη δεκαετία του 1920. Κάθε σωματίδιο έχει έναν σχεδόν πανομοιότυπο αντίποδα με αντίθετο φορτίο. Το πρόβλημα είναι ότι όταν αντιύλη συναντά κανονική ύλη, αμφότερα εξαφανίζονται σε μια έκρηξη ενέργειας — μια διαδικασία που ονομάζεται εξαΰλωση. Αυτό κάνει την παραγωγή και αποθήκευσή της εξαιρετικά δύσκολη. Το CERN είναι το μοναδικό μέρος στον κόσμο που μπορεί να παράγει εκατομμύρια αντιπρωτόνια κατ’ απαίτηση, χρησιμοποιώντας έναν επιταχυντή που πυροβολεί πρωτόνια σε μεταλλικούς στόχους.
Το ζητούμενο για τους ερευνητές είναι να μελετήσουν την αντιύλη με ακρίβεια που δεν επιτρέπει το ίδιο το εργοστάσιο παραγωγής της. Τα ισχυρά μαγνητικά πεδία που χρειάζονται για να επιβραδύνουν τα αντιπρωτόνια δημιουργούν «θόρυβο» που παρεμβαίνει στις μετρήσεις. Η λύση: να μεταφερθεί η αντιύλη αλλού, σε ένα ήσυχο εργαστήριο χωρίς εξωτερικές μαγνητικές παρεμβολές. Ο Smorra και η ομάδα του το συνειδητοποίησαν το 2018 και άρχισαν να σχεδιάζουν το STEP.
Η τεχνική πρόκληση ήταν τεράστια. Η αντιύλη συνήθως απαιτεί υπεραγώγιμους μαγνήτες που λειτουργούν κοντά στο απόλυτο μηδέν, με τεράστια κατανάλωση ενέργειας. Το STEP χρησιμοποιεί μόνο μια δεξαμενή 30 λίτρων υγρού ηλίου για να διατηρεί τους μαγνήτες κρύους, ενώ τα ηλεκτρονικά τρέχουν σε γεννήτρια ντίζελ — ή, για τη δοκιμαστική διαδρομή, σε μπαταρίες. Ο μαγνήτης έπρεπε επίσης να αντέχει τις επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις της οδήγησης, ενώ το σύστημα κενού να παραμένει άθικτο καθ’ όλη τη διάρκεια της μεταφοράς.
Αν η δοκιμή πετύχει, ο επόμενος στόχος είναι να ταξιδέψει η αντιύλη σε δρόμους εκτός CERN. Ένα εργαστήριο υπό κατασκευή στο Πανεπιστήμιο Heinrich Heine του Ντίσελντορφ στη Γερμανία θα δεχτεί τα πρώτα «δέματα» — αντιπρωτόνια που θα μελετηθούν σε συνθήκες σχεδόν απόλυτης ηρεμίας από εξωτερικά μαγνητικά πεδία. Ο τελικός στόχος είναι να κατανοήσουμε γιατί το σύμπαν αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από κανονική ύλη, ενώ θεωρητικά η αντιύλη θα έπρεπε να υπάρχει σε ίσες ποσότητες.
Μην ανησυχείτε αν βρεθείτε δίπλα σε ένα τέτοιο φορτηγό σε αυτοκινητόδρομο. «Δεν υπάρχει τίποτα επικίνδυνο στη μεταφορά αντιύλης, γιατί η ποσότητα που μεταφέρουμε είναι τόσο μικρή», λέει ο Smorra. «Αν χαθούν 1.000 αντιπρωτόνια, δεν θα το καταλάβεις καν». Το φορτηγό θα μοιάζει απολύτως κανονικό. Μόνο το περιεχόμενό του δεν θα είναι.
