Задача звучит почти буднично, но на деле это одна из самых деликатных транспортировок в истории физики. Антиматерия — это зеркальное отражение обычной материи: ученым известно, что у каждой частицы существует античастица с противоположным зарядом. Стоит антипротону соприкоснуться с любой обычной материей — даже со стенкой контейнера, — и обе частицы мгновенно аннигилируют, превращаясь во вспышку энергии. Любая кочка на дороге, любое незапланированное торможение потенциально может погубить весь эксперимент.
Чтобы этого не произошло, около ста антипротонов поместили в «транспортабельную антипротонную ловушку» — контейнер массой около тонны, достаточно компактный, чтобы проходить в обычные лабораторные двери и помещаться в кузов грузовика. Внутри — сверхпроводящие магниты, охлажденные до минус 269 градусов Цельсия, которые удерживают античастицы в подвешенном состоянии в вакууме, не позволяя им касаться стенок. «Ловушка должна удерживать антипротоны при любых обстоятельствах: при остановке грузовика, при разгоне, при экстренном торможении», — говорит представитель CERN Софи Тезори.
Опасаться взрыва не стоит: масса перевозимых антипротонов ничтожна — меньше массы ста атомов водорода. Даже если все они аннигилируют, выделившуюся энергию можно зафиксировать только осциллографом. Худший исход, который только можно было предположить в таком случае — просто потеря частиц.
Нынешний тест — получасовая поездка по дорогам вокруг Женевы — лишь первый шаг в длинной цепочке экспериментов. Конечная цель физиков — научиться доставлять антипротоны из CERN в Университет Генриха Гейне в Дюссельдорфе, до которого около восьми часов езды. Именно там ученые хотят проводить высокоточные измерения: в самом CERN слишком много магнитных помех от других экспериментов, которые там постоянно проводятся. Проблема в том, что пока ловушка способна автономно удерживать антипротоны лишь около четырех часов — вдвое меньше, чем требуется на дорогу.
Два года назад команда CERN уже перевозила «облако» из примерно семидесяти обычных протонов по территории комплекса. С антипротонами все сложнее: для них необходим гораздо более качественный вакуум, отмечает Кристиан Сморра, руководитель группы, создавшей транспортировочную установку.
«Фабрика антиматерии» CERN — единственное место в мире, где ученые могут производить, хранить и изучать антипротоны. Если дорожный тест окажется успешным, это откроет путь к перевозке антиматерии между лабораториями, а вместе с тем — к совершенно новым экспериментам за пределами Женевы.
Ранее ученым впервые удалось наблюдать пучок позитрония как квантовую волну.