Pag-unlad sa Antiproton Transportation  

Ang Big Bang ay gumawa ng pantay na dami ng matter at antimatter na dapat sana ay naglipol sa isa't isa na nag-iiwan ng walang laman na uniberso. Gayunpaman, ang bagay ay nakaligtas at nangingibabaw sa uniberso habang ang antimatter ay naglaho. Ito ay naisip na ang ilang hindi kilalang pagkakaiba sa mga pangunahing katangian sa pagitan ng mga particle at kaukulang antiparticle ay maaaring maging responsable para dito. Ang mga pagsukat ng mataas na katumpakan ng mga pangunahing katangian ng mga antiproton ay may potensyal na pagyamanin ang pag-unawa sa matter-antimatter asymmetry. Nangangailangan ito ng supply ng mga antiproton. Sa kasalukuyan, ang Antiproton Decelerator (AD) ng CERN ay ang tanging pasilidad kung saan ginagawa at iniimbak ang mga antiproton. Hindi posibleng magsagawa ng mataas na katumpakan na pag-aaral ng mga antiproton malapit sa AD dahil sa pagbabagu-bago ng magnetic field na nabuo ng mga accelerators. Samakatuwid, ang pagdadala ng mga antiproton mula sa pasilidad na ito patungo sa ibang mga laboratoryo ay isang kinakailangan. Sa kasalukuyan, walang angkop na teknolohiya para gawin ito. Ang BASE-STEP ay isang hakbang pasulong sa direksyong ito. Ito ay isang medyo compact na aparato na idinisenyo upang mag-imbak at maghatid ng mga antiproton mula sa pasilidad ng CERN patungo sa mga laboratoryo sa ibang mga lokasyon para sa mataas na katumpakan na pag-aaral ng antimatter. Noong 24 Oktubre 2024, ang BASE-STEP ay nagsagawa ng matagumpay na pagpapakita ng teknolohiya gamit ang mga nakulong na proton bilang stand-in para sa mga antiproton. Nagdala ito ng ulap ng 70 proton nang lokal sa isang trak. Ito ang unang pagkakataon ng transportasyon ng mga maluwag na particle sa isang reusable trap at isang mahalagang steppingstone patungo sa paglikha ng isang antiproton-delivery service sa mga eksperimento sa ibang mga laboratoryo. Sa ilang mga pagpipino sa mga pamamaraan, ang mga antiproton ay binalak na dalhin sa 2025.  

Sa simula, ang Big Bang ay gumawa ng pantay na dami ng matter at antimatter. Parehong magkapareho sa mga ari-arian, kaya lang mayroon silang magkasalungat na singil, at ang kanilang mga magnetic moment ay nababaligtad.  

Ang bagay at antimatter ay dapat na mabilis na nalipol na iniiwan ang isang walang laman na uniberso gayunpaman hindi iyon nangyari. Ang uniberso ngayon ay ganap na pinangungunahan ng materya habang ang antimatter ay nawala. Ipinapalagay na mayroong ilang hindi kilalang pagkakaiba sa pagitan ng mga pangunahing particle at ng kanilang mga kaukulang antiparticle na maaaring humantong sa kaligtasan ng bagay habang ang antimatter ay inalis na humahantong sa matter-antimatter asymmetry.  

Ayon sa CPT (Charge, Parity, and Time reversal) symmetry, na bahagi ng Standard Model of particle physics, ang mga pangunahing katangian ng mga particle ay dapat na pantay at bahagyang kabaligtaran sa mga katumbas ng kanilang mga antiparticle. Ang mataas na katumpakan na mga pang-eksperimentong pagsukat ng mga pagkakaiba sa mga pangunahing katangian (tulad ng mga masa, singil, buhay o magnetic moment) ng mga particle at ang kanilang mga katumbas na antiparticle ay maaaring makatulong sa pag-unawa sa matter-antimatter asymmetry. Ito ang konteksto ng CERNNi Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE).   

Ang eksperimento ng BASE ay idinisenyo upang siyasatin ang Proton Antiproton Symmetry sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mataas na katumpakan na mga sukat ng mga katangian (tulad ng intrinsic magnetic moment) ng mga antiproton na may fractional na katumpakan sa pagkakasunud-sunod ng part-per-billion. Ang susunod na hakbang ay paghahambing ng mga sukat na ito sa mga katumbas na halaga para sa mga proton. Para sa intrinsic magnetic moment, ang buong proseso ay batay sa mga sukat ng Larmor frequency at ang cyclotron frequency.     

Sa kasalukuyan, ang Antiproton Decelerator (AD) ng CERN ay ang tanging pasilidad kung saan ang mga antiproton ay regular na ginagawa at iniimbak. Ang mga antiproton na ito ay kailangang pag-aralan dito sa pasilidad ng CERN gayunpaman ang pagbabagu-bago ng magnetic field na nabuo ng accelerator sa site ay naghihigpit sa katumpakan ng mga sukat ng mga katangian ng antiproton. Samakatuwid, ang kinakailangan upang dalhin ang mga antiproton na ginawa sa AD sa mga laboratoryo sa ibang mga lokasyon. Ngunit ang antimatter ay hindi madaling harapin dahil mabilis silang nalipol kapag nadikit sa bagay. Sa kasalukuyan, walang angkop na teknolohiya upang maghatid ng mga antiproton sa mga laboratoryo sa ibang mga lokasyon para sa mga mananaliksik na magsagawa ng mataas na katumpakan na pag-aaral. BASE-STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons) ay isang hakbang pasulong sa direksyong ito.  

Ang BASE-STEP ay isang medyo compact na aparato na idinisenyo upang mag-imbak at maghatid ng mga antiproton mula sa pasilidad ng CERN patungo sa mga laboratoryo sa ibang mga lokasyon para sa mataas na katumpakan na pag-aaral ng antimatter. Ito ay isang subproject ng BASE, tumitimbang ng halos isang tonelada at halos limang beses na mas maliit kaysa sa orihinal na eksperimento sa BSE.  

Noong 24 Oktubre 2024, ang BASE-STEP ay nagsagawa ng matagumpay na pagpapakita ng teknolohiya gamit ang mga nakulong na proton bilang stand-in para sa mga antiproton. Nagdala ito ng ulap ng 70 proton nang lokal sa isang trak. Ito ang unang pagkakataon ng transportasyon ng mga maluwag na particle sa isang magagamit muli na bitag at isang mahalagang stepping stone patungo sa paglikha ng isang antiproton-delivery service sa mga eksperimento sa ibang mga laboratoryo. Sa ilang pagpipino sa mga pamamaraan, ang transportasyon ng antiproton ay pinlano sa 2025.  

Ang PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) ay isa pang eksperimento na may katulad na kalikasan ngunit naglalayong magkaibang layunin. Tulad ng BASE-STEP, ang PUMA ay nagsasangkot din ng paghahanda ng isang transportable trap para ilipat ang mga antiproton mula sa CERN's Antiproton Decelerator (AD) hall patungo sa ISOLDE facility nito para magamit sa pag-aaral ng kakaibang nuclear physics phenomena.  

*** 

Sanggunian:  

1. CERN. Balita – Ang eksperimento ng BASE ay gumagawa ng isang malaking hakbang patungo sa portable antimatter. Nai-post noong Oktubre 25, 2024. Magagamit sa https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter  

2. CERN. Ulat sa Teknikal na Disenyo ng BASE-STEP.  https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf 

3. Smorra C., et al 2023. BASE-STEP: Isang transportable na antiproton reservoir para sa pangunahing pag-aaral ng pakikipag-ugnayan. Si Rev. Sci. Instrumento. 94, 113201. 16 Nobyembre 2023. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492 

4. Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al. PUMA, antiProton unstable matter annihilation. Eur. Phys. J. A 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x 

*** 

Mga kaugnay na artikulo 

• Bakit Nangibabaw ang 'Matter' sa Uniberso at hindi ang 'Antimatter'? Sa Quest of Why Universe Exist (18 April 2020) 

• Paglalahad ng Misteryo ng Matter-Antimatter Asymmetry ng Uniberso gamit ang Neutrino Oscillation Experiments (1 2020 May)  

• Mga particle collider para sa pag-aaral ng "Very early universe": Ipinakita ng Muon collider (31 Oktubre 2024)  

***