У каждой элементарной частицы, из которых сложен окружающий нас мир, найдется двойник — античастица, обладающая той же массой и тем же спином, но с противоположным зарядом и остальными характеристиками. Взаимодействуя друг с другом, они аннигилируют, и когда-то именно так исчезло практически все антивещество во Вселенной. Сегодня античастицы приходится создавать искусственно, получая с помощью установок, таких как работающий в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) инструмент Antimatter Decelerator (AD).
При этом сам AD для исследований антивещества не слишком подходит: здесь используются слишком мощные магнитные поля, мешающие нужным экспериментам. Так возникает проблема транспортировки античастиц — не слишком простая, если учитывать тот факт, что они моментально аннигилируют, как только вступят в контакт с любыми частицами обычной материи. О разработке подходящей для этого ловушки сообщает коллаборация BASE. Система BASE-STEP позволит перемещать античастицы из AD к другим инструментам в ЦЕРН.
На схеме BASE-STEP ловушки Пеннинга показаны желтым, инъекция антипротонов происходит через канал, помеченный синим / ©CERN, BASE
В основу BASE-STEP положена ловушка Пеннинга, в которой частицы удерживаются от перемещений по горизонтали с помощью магнитного поля, а по вертикали — с помощью электрического. Левитируя в вакуумированном контейнере, антипротоны не касаются ни его стенок, ни частиц воздуха. Ранее в ЦЕРН с помощью такой ловушки был установлен рекорд сохранения антивещества — более 400 дней.
BASE-STEP состоит из двух таких ловушек, работающих при криогенных условиях, охлаждаясь жидким гелием. Одна служит для длительного хранения, а вторая ловушка играет роль «переходной»: через нее происходит загрузка и выгрузка первой. Магнитное поле создается мощным сверхпроводниковым магнитом на 1 тесла. Общие размеры системы — 1,9 х 0,8 х 1,6 метра, масса — чуть меньше 1000 килограммов. Это, по словам разработчиков, позволит перемещать ее на обычном небольшом грузовике или погрузчике. Производство установки уже началось, использовать ее планируют начать в 2022 году.
