پیشرفت بزرگ در حمل پادماده/ سرن به انتقال ایمن پادماده نزدیک‌تر شد
به گزارش خبرنگار علمی و فناوری مجله زنده خبری، فیزیکدانان به پیشرفت بزرگی در انتقال پادماده دست یافته‌اند و یک مرحله‌ی آزمایشی موفق را با استفاده از دیگر ذرات زیراتمی به پایان رسانده‌اند. این نخستین بار است که ذرات آزاد به این روش جابه‌جا می‌شوند، و این مسیر را برای روشی جهت ارسال پادماده از سرن به مراکزی که می‌توانند آن را با دقت بیشتری مطالعه کنند، هموار کرده است.
پادماده معمولاً به خوبی جابه‌جا نمی‌شود؛ چرا که تمایل دارد هر ظرفی که در آن قرار می‌گیرد را نابود کند. اما دانشمندان سرن تله‌ی ویژه‌ای به نام BASE-STEP توسعه داده‌اند که می‌تواند این ماده‌ی عجیب را نگهداری و منتقل کند.
در اواخر اکتبر، تیم سرن نشان دادند که BASE-STEP همان‌گونه که انتظار می‌رفت عمل می‌کند. آنها ابری از ۷۰ پروتون آزاد را در این تله بارگذاری کرده و آن را روی کامیونی گذاشته و در سراسر سایت اصلی سرن حمل کردند. خوشبختانه، این محموله‌ی حساس این سفر کوتاه را بدون آسیب به پایان رساند.
فیزیکدان سرن و رهبر پروژه BASE-STEP، کریستین اسمورا، گفت: اگر بتوانید این کار را با پروتون‌ها انجام دهید، با آنتی‌پروتون‌ها نیز امکان‌پذیر خواهد بود. تنها تفاوت این است که برای آنتی‌پروتون‌ها به یک محفظه‌ی خلأ بهتر نیاز دارید.
پادماده، به نوعی “همزاد شرور” ماده‌ی عادی به حساب می‌آید؛ تفاوت اصلی این است که ذره و پادذره‌ی آن بارهای الکتریکی مخالف دارند. اما پیامدهای این تفاوت بسیار عظیم است. اگر ذرات پادماده با ذرات ماده‌ی معمولی، حتی هوا، تماس پیدا کنند، در یک انفجار انرژی یکدیگر را نابود می‌کنند.
به همین دلیل، پادماده معمولاً عمری کوتاه دارد، و این موضوع تولید و مطالعه‌ی آن را بسیار دشوار می‌کند. دستگاه کندکننده‌ی آنتی‌پروتون سرن (AD) یکی از معدود مکان‌های روی زمین است که می‌تواند به طور پیوسته پادماده تولید کند، و سپس آن را به مجموعه‌ای از آزمایش‌های مجاور برای بررسی منتقل می‌کند.
برای ذخیره‌ی پادماده به مدت کافی جهت مطالعه، لازم است که در یک میدان الکترومغناطیسی معلق شود تا با دیواره‌ها تماس پیدا نکند. آزمایش BASE همین کار را انجام می‌دهد و می‌تواند ذرات پادماده را بیش از یک سال ذخیره کند. با این حال، تعداد محدودی آزمایش می‌توان در محل سرن انجام داد.
استفان اولمر، فیزیکدان ذرات سرن، گفت: تجهیزات شتاب‌دهنده در سالن AD باعث نوسانات میدان مغناطیسی می‌شود که دقت اندازه‌گیری‌های ما را محدود می‌کند. برای درک عمیق‌تر خواص بنیادی آنتی‌پروتون‌ها، نیاز داریم از اینجا خارج شویم.
به همین دلیل، سرن BASE-STEP را ساخت؛ نسخه‌ای کوچک‌تر و قابل حمل که ۱.۹ متر (۶.۲ فوت) طول دارد و فقط یک‌پنجم اندازه‌ی BASE است. این تله به گونه‌ای طراحی شده که پادذرات را از ضربه‌ها و تکان‌های ناشی از سفر جاده‌ای محافظت کند.
BASE-STEP شامل محفظه‌ای خلأ برای نگهداری پادذرات، یک آهنربای ابررسانا برای ایجاد میدان الکترومغناطیسی جهت معلق کردن آنها، یک سیستم برودتی با هلیوم مایع برای خنک‌سازی آهنربا، و باتری‌هایی برای راه‌اندازی کل دستگاه است.
در اولین مرحله‌ی آزمایشی، دانشمندان از ذرات پادماده استفاده نکردند، بلکه ۷۰ پروتون آزاد را که به ضربه حساس هستند به کار بردند. این ذرات آزاد مشتاق تشکیل پیوندهای جدید هستند و در صورت تکان‌های زیاد، ممکن است دوباره به هسته‌ی اتمی بازگردند. از دست دادن این ذرات در صورت شکست آزمایش ارزش کمتری داشت.
آزمایش موفقیت‌آمیز بود و پروتون‌ها سفر خود را در سراسر محوطه به پایان رساندند. پس از انجام چند اصلاح دیگر، تیم قصد دارد سال آینده نخستین محموله‌ی پادماده را منتقل کند. همچنین، یک آزمایش جداگانه به نام PUMA نیز برنامه دارد تا این کار را در سال ۲۰۲۵ انجام دهد.
اسمورا گفت: در نهایت می‌خواهیم بتوانیم پادماده را به آزمایشگاه‌های اختصاصی خود در دانشگاه هاینریش هاینه در دوسلدورف منتقل کنیم که به ما امکان می‌دهد با دقتی حداقل ۱۰۰ برابر بیشتر پادماده را مطالعه کنیم. در بلندمدت، قصد داریم آن را به هر آزمایشگاهی در اروپا منتقل کنیم. این به معنی نیاز به یک مولد برق روی کامیون است و ما در حال بررسی این امکان هستیم.
انتهای پیام/