Физики впервые перевезли антиматерию на грузовике: 92 антипротона заперли в переносной криогенной ловушке и провезли 7,5 км по территории CERN. Подробные результаты эксперимента показали, что ни одна частица не потерялась, а вакуум внутри установки не ухудшился настолько, чтобы это удалось обнаружить. Успех открывает путь к доставке антипротонов в более тихие лаборатории, где свойства антиматерии можно измерять значительно точнее.
Грузом служили не атомы антиводорода и не видимый кусок антивещества, а облако из 92 антипротонов. Антипротон представляет собой античастицу обычного протона с противоположным электрическим зарядом. При соприкосновении с обычным веществом антипротоны аннигилируют, поэтому главная задача состояла не столько в самой поездке, сколько в сохранении частиц во время тряски, ускорений и автономной работы оборудования.
Антипротоны удерживали в ловушке Пеннинга, где сочетание магнитного и электрического полей не позволяет заряженным частицам коснуться стенок. Переносная система BASE-STEP включает сверхпроводящий магнит, вакуумную камеру, запас жидкого гелия, электронику и аккумуляторы. Вся конструкция весит около тонны и способна некоторое время работать без подключения к внешнему питанию.
Сама поездка заняла 24 минуты. Грузовик разгонялся максимум до 40,8 км/ч, а весь цикл автономной работы установки, включая подготовку, погрузку, перевозку и возвращение к экспериментальной линии, продолжался 2,72 часа. Температура сверхпроводящего магнита во время испытания поднялась максимум до 6,2 К и осталась ниже критического уровня, при котором магнит мог бы потерять сверхпроводящие свойства.
Особое внимание физики уделили вакууму. Даже редкие столкновения антипротонов с молекулами остаточного газа способны закончиться аннигиляцией, поэтому давление внутри ловушки должно оставаться чрезвычайно низким. Сравнение сигналов частиц до и после поездки не выявило потери даже одного антипротона. Более месяца хранения позволили оценить верхнюю границу давления примерно в 9,6 × 10−19 мбар для водорода и 2,2 × 10−18 мбар для гелия, что оказалось заметно лучше заложенного при проектировании уровня 10−16 мбар.
Первую перевозку провели в CERN после нескольких предварительных испытаний с обычными протонами. Антипротоны получили на комплексе замедлителей, затем ввели в BASE-STEP с энергией около 100 кэВ, дополнительно замедлили и захватили магнитным и электрическим полями. После загрузки установку отсоединили от стационарного оборудования, подняли краном и поместили на грузовик.
Перевозка нужна не ради самой возможности возить антиматерию по дорогам. Работа ускорителей и другого оборудования рядом с экспериментом создаёт крошечные колебания магнитного поля, которые уже мешают дальнейшему повышению точности измерений. Для большинства приборов такие помехи были бы незаметны, но эксперименты с антипротонами дошли до уровня, где даже изменения порядка одной миллиардной тесла начинают влиять на результат.
Перенос антипротонов в отдельное помещение с более стабильным магнитным окружением может, по расчётам авторов, как минимум в 100 раз повысить чувствительность некоторых проверок CPT-симметрии. Физики сравнивают свойства протона и антипротона, в том числе магнитный момент и отношение заряда к массе. Стандартная модель предполагает строгую симметрию между материей и антиматерией, поэтому обнаружение подтверждённого различия стало бы указанием на физику за её пределами и могло бы приблизить объяснение того, почему наблюдаемая Вселенная почти целиком состоит из обычного вещества.
Короткая поездка по территории CERN пока не означает, что антипротоны готовы регулярно отправлять между научными центрами. Для многочасового маршрута потребуется дольше поддерживать сверхпроводящий магнит при температуре ниже примерно 8 К, вероятно с работающим во время движения криогенным охлаждением. После прибытия остаётся ещё одна сложная задача: безопасно передать антипротоны из транспортной ловушки в экспериментальную установку, не позволив частицам коснуться обычного вещества.