CERN’in Antiproton Yavaşlatıcı (AD) Salonu, bilim adamlarının antiprotonları depolayıp inceleyebilecekleri dünyadaki tek yerdir. Ancak bu, BASE deneyi üzerinde çalışan bilim adamlarının bir gün alt projeleri BASE-STEP ile değiştirmeyi umdukları bir şey: antimaddeyi depolamak ve taşımak için tasarlanmış bir araç.
Son zamanlarda bilim insanları ve mühendislerden oluşan bir ekip, 70 protondan oluşan bir bulutu bir kamyonla CERN’in ana sahası boyunca taşıyarak bu hedefe doğru büyük bir adım attı. “Eğer bunu protonlarla yapabiliyorsanız, antiprotonlarla da çalışacaktır. Tek fark, antiprotonlar için çok daha iyi bir vakum odasına ihtiyacınız olmasıdır” dedi BASE-STEP başkanı Christian Smorra.
Bu, bilim adamlarının içeriğini başka bir deneye aktarabilecekleri serbest parçacıkların yeniden kullanılabilir bir tuzakta taşındığı ilk seferdir. Nihai hedef, antiprotonların CERN’den diğer laboratuvarlarda bulunan deneylere “dağıtım hizmeti” yaratılmasıdır.
Antimadde, yüklerin ve manyetik özelliklerin tersine çevrilmesi dışında, sıradan maddeyle neredeyse aynı olan, doğal olarak oluşan bir parçacık sınıfıdır. Bu durum bilim adamlarını onlarca yıldır şaşırtıyor çünkü fizik yasalarına göre Büyük Patlama’nın eşit miktarda madde ve antimadde üretmesi gerekiyordu. Bu eşit fakat zıt parçacıklar hızla yok olacak ve boş bir evren bırakacaktır. Fizikçiler, antimadde neredeyse yok olurken maddenin neden varlığını sürdürdüğünü açıklayabilecek gizli farklılıklar olduğundan şüpheleniyorlar.
BASE deneyi, antiprotonların manyetik momentleri gibi özelliklerini hassas bir şekilde ölçerek ve ardından bu ölçümleri protonlarla elde edilenlerle karşılaştırarak bu soruyu yanıtlamayı amaçlıyor. Ancak bir deneyin elde edebileceği doğruluk, konumuyla sınırlıdır.
“Salon AD’deki hızlandırıcı ekipmanı, manyetik alanda ölçümlerimizi ne kadar ileri götürebileceğimizi sınırlayan dalgalanmalar yaratıyor. BASE sözcüsü Stefan Ulmer, “Eğer antiprotonların temel özelliklerini daha da derinlemesine anlamak istiyorsak, dışarı çıkmamız gerekiyor” dedi.
BASE-STEP projesi bu nedenle oluşturuldu. Amaç, antiprotonları bilim adamlarının onları daha büyük bir hassasiyetle inceleyebileceği bir tesise taşımak. Bunu yapabilmek için kamyona yüklenebilecek kadar küçük, kara taşımacılığının doğasında olan şok ve titreşimlere dayanabilecek bir cihaza ihtiyaçları var.
Süper iletken bir mıknatıs, kriyojenik soğutma, güç rezervleri ve manyetik ve elektrik alanlarını kullanarak parçacıkları yakalayan bir vakum odası içeren mevcut aparat, 1000 kilogram ağırlığında ve onu deney odasından bir kamyona kaldırmak için iki vinç gerektiriyor. Bir ton ağırlığına rağmen BASE-STEP, antimaddeyi incelemek için kullanılan mevcut sistemlerden çok daha kompakttır.
Prova sırasında bilim adamları, antiprotonların yerine yakalanan protonları kullandılar. Ancak protonları serbest parçacıklar halinde depolamak ve daha sonra onları bir kamyona taşımak zordur çünkü herhangi bir müdahale, bağlanmamış protonları atom çekirdeğine geri çekecektir.
“Nakliye sırasında tuzak sistemimiz titreşimlere maruz kalıyor ve laboratuvar deneyleri genellikle bunun için tasarlanmıyor. Taşımaya dayanabilecek kadar güçlü bir tuzak sistemi yaratmamız gerekiyordu ve şimdi bunu ilk kez gerçek teste tabi tuttuk” dedi Smorra.
Ancak Smorra, şu anda en büyük potansiyel engelin yolun engebeli olması değil, trafik sıkışıklığı olduğunu kaydetti. Taşıma çok uzun sürerse helyum bir noktada tükenecektir. Sıvı helyum, tuzağın süper iletken mıknatısını 8,2 Kelvin’in (maksimum çalışma sıcaklığı) altında tutar. Taşıma çok uzun sürerse, manyetik alan kaybolacak ve sıkışan parçacıklar normal maddeye temas ettiği anda serbest kalacak ve yok olacak.
“Sonunda antimaddeyi Düsseldorf’taki Heinrich Heine Üniversitesi’ndeki laboratuvarlarımıza taşıyabilmek istiyoruz, bu da antimaddeyi en az 100 kat geliştirilmiş hassasiyetle incelememize olanak sağlayacak. Uzun vadede bunu Avrupa’daki herhangi bir laboratuvara taşımak istiyoruz. Bu da kamyonda jeneratör bulundurmamız gerektiği anlamına geliyor. Şu anda bu olasılığı araştırıyoruz” dedi Smorra.
Kapsamlı izleme ve veri toplamayı içeren bu başarılı testin ardından ekip, gelecek yıl antimadde taşıma prosedürünü iyileştirmeyi planlıyor.
Bir diğer deney olan PUMA ise taşınabilir bir tuzak hazırlıyor. Gelecek yıl, egzotik atom çekirdeklerinin özelliklerini ve yapısını incelemek için antiprotonların ADH salonundan 600 metre uzaktaki CERN’deki ISOLDE tesisine taşınması planlanıyor.
BASE deneyi ve BASE-STEP projesi, CERN’deki daha geniş bir antimadde araştırma programının bir parçasıdır. Bilim insanları, çalışmalarının yeni keşiflere yol açacağını ve antimaddenin doğasını ve Evrendeki rolünü daha iyi anlamaya yardımcı olacağını umuyor.
