BASE -samarbetet på CERN har väckt mer än en först i antimaterieforskning. Till exempel, det gjorde den första noggrannare mätningen för antimateria än för materia, det förvarade antimaterial för en rekordtid på mer än ett år, och den genomförde den första laboratoriebaserade sökningen efter en interaktion mellan antimateria och en kandidatpartikel för mörk materia som kallas axionen. Nu, BASE -teamet utvecklar en enhet som kan ta antimateriaforskning till nya höjder - en transportabel antiprotonfälla för att bära antimateria som produceras vid CERNs Antimatter Decelerator (AD) till en annan anläggning på CERN eller någon annanstans, för högre precision antimateriemätningar. Dessa mätningar kan avslöja skillnader mellan materia och antimateria.

Big Bang borde ha skapat lika mycket materia och antimateria, men nuvarande universum består nästan helt av materia, så något måste ha hänt för att skapa obalansen. Standardmodellen för partikelfysik förutspår en viss skillnad mellan materia och antimateria, men denna skillnad är otillräcklig för att förklara obalansen, får forskare att leta efter andra, ännu osynliga skillnader mellan de två materiaformerna. Detta är precis vad lagen bakom BASE och andra experiment som ligger i CERN:s AD -hall försöker göra.

BAS, särskilt, undersöker egenskaperna hos antiprotoner, protonernas antipartiklar. Den tar först antiprotoner som produceras vid AD - den enda platsen i världen där antiprotoner skapas dagligen - och lagrar dem sedan i en enhet som kallas en Penning -fälla, som håller partiklarna på plats med en kombination av elektriska och magnetiska fält. Nästa, BASE matar antiprotonerna en efter en i en multi-Penning-trap-uppställning för att mäta två frekvenser, från vilken egenskaperna hos antiprotoner såsom deras magnetiska moment kan härledas och sedan jämföras med protonernas. Dessa frekvenser är cyklotronfrekvensen, som beskriver en laddad partikels oscillation i ett magnetfält, och Larmor -frekvensen, som beskriver den så kallade precessionsrörelsen i fällan för partikelns egensnurr.

BASE -teamet har gjort allt mer exakta mätningar av dessa frekvenser, men precisionen begränsas i slutändan av yttre störningar i uppställningens magnetfält. "AD -hallen är inte den lugnaste av de magnetiska miljöerna, "säger BASE -talesman Stefan Ulmer." För att få en idé, mitt kontor på CERN är 200 gånger lugnare än AD -hallen, " han säger, leende.

Därav BASE -teamets förslag att göra en transportabel antiprotonfälla för att ta antiprotoner som producerats vid AD till ett mätlaboratorium med en lugnare magnetisk miljö. Enheten, kallade BASE-STEP och leddes av BASE-biträdande talesperson Christian Smorra, kommer att bestå av ett Penning-trap-system inuti hålet på en supraledande magnet som tål transportrelaterade krafter. Dessutom, det kommer att ha ett kylningssystem med flytande helium, vilket gör att den kan transporteras i flera timmar utan behov av elektrisk ström för att hålla den sval. Penning-trap-systemet kommer att ha en första fälla för att ta emot och släppa de antiprotoner som produceras vid AD, och en andra fälla för att lagra antiprotonerna.

Den totala enheten blir 1,9 meter lång, 0,8 meter bred, 1,6 meter hög och högst 1000 kg i vikt. "Dessa kompakta dimensioner och vikt innebär att vi i princip kunde ladda fällan i en liten lastbil eller skåpbil och transportera den från AD -hallen till en annan anläggning vid CERN eller någon annanstans, för att öka vår förståelse av antimateria, säger Smorra, som fick ett European Research Council Starting Grant för att genomföra projektet.

BASE -teamet har börjat utveckla enhetens första komponenter och förväntar sig att slutföra det 2022, väntande beslut och godkännanden. Håll ögonen öppna för mer utveckling.