- นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการขนส่งแอนติโปรตอน 92 ตัว สร้างสถิติใหม่
- แอนติโปรตอนถูกเก็บรักษาในภาชนะเคลื่อนที่ได้นานกว่าหนึ่งเดือน โดยไม่สูญเสียอนุภาค
- กับดัก BASE-STEP ตั้งอยู่ที่โรงงานปฏิสสารของ CERN ถูกออกแบบมาสำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง
- นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะขนส่งแอนติโปรตอนไปยังห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงกว่า เพื่อทำการวัดเปรียบเทียบ
นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในการขนส่งแอนติโปรตอนด้วยรถขนส่งที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ การทดลองนี้ดำเนินการโดยทีมความร่วมมือ BASE รายงานระบุว่า แอนติโปรตอนถูกเก็บรักษาไว้ในภาชนะขนส่งเคลื่อนที่ได้นานกว่าหนึ่งเดือน ซึ่งนับเป็นสถิติใหม่ ทีมงานเปิดเผยว่า การเปรียบเทียบโปรตอน (ส่วนประกอบที่มีประจุบวกในนิวเคลียสของอะตอม) กับแอนติโปรตอน (คู่ปฏิสสารของมัน) เป็นหนึ่งในวิธีการที่มีศักยภาพมากที่สุดในการแสวงหาความแตกต่างระหว่างสสารและปฏิสสาร ความแตกต่างใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นในมวลหรือโมเมนต์แม่เหล็ก อาจชี้ไปยังต้นกำเนิดที่เป็นไปได้ของความไม่สมมาตรของสสารและปฏิสสารที่สังเกตได้ในเอกภพ
การขนส่งครั้งนี้ประกอบด้วยแอนติโปรตอนที่ถูกกักขังไว้จำนวน 92 ตัว สิ่งที่เรียกว่ากับดักเพนนิงสุญญากาศสูงพิเศษ (超高真空เพนนิงกับดัก) ทำให้สามารถวัดโปรตอนและแอนติโปรตอนที่ถูกกักขังได้อย่างแม่นยำสูง ทีมความร่วมมือวิจัย BASE (Baryon-Antibaryon Symmetry Experiment) ได้ออกแบบและดำเนินงานกับดักที่เรียกว่า BASE-STEP ซึ่งตั้งอยู่ที่องค์กรเซิร์น (CERN) หรือพูดให้แม่นยำกว่านั้นคือภายใน "โรงงานปฏิสสาร" (AMF) ขององค์กร ตามข่าวประชาสัมพันธ์ AMF เป็นสถานที่แห่งเดียวในโลกที่สามารถผลิต เก็บรักษา และศึกษาแอนติโปรตอนพลังงานต่ำได้
ศาสตราจารย์ด้านเทคโนโลยีควอนตัมและสมมาตรพื้นฐานแห่งมหาวิทยาลัยไฮน์ริชไฮเนอ (HHU) สเตฟาน อูลเมอร์ (Stefan Ulmer) กล่าวว่า "ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เราได้ทำการวัดโมเมนต์แม่เหล็กภายในของอนุภาคทั้งสองชนิดอย่างแม่นยำ โดยโปรตอนมีความแม่นยำ 0.3 ppb ส่วนแอนติโปรตอนมีความแม่นยำ 1.6 ppb" อูลเมอร์เป็นผู้ก่อตั้งและโฆษกของ BASE ตลอดจนเป็นผู้ร่วมเขียนงานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature งานวิจัยดังกล่าวแสดงให้เห็นการขนส่งทางถนนของแอนติโปรตอนที่ถูกกักขังใน BASE-STEP โดยแอนติโปรตอนที่ถูกกักขังจำนวน 92 ตัวถูกขนส่งตามเส้นทาง 7.5 กิโลเมตรจากโรงงานปฏิสสาร โดยไม่มีการสูญเสียอนุภาคหรือการเสื่อมสภาพของสุญญากาศที่สามารถวัดได้
ยุคใหม่ของการวัดแอนติโปรตอนอย่างแม่นยำ
ความสำเร็จนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุคใหม่อย่างเต็มรูปแบบสำหรับการวัดแอนติโปรตอนอย่างแม่นยำ ซึ่งดำเนินการในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการออฟไลน์เฉพาะที่มีเสียงรบกวนต่ำ
แผนการสำหรับห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงในอนาคต
ดร. คริสเตียน สมอร์รา (Christian Smorra) หัวหน้าผู้วิจัยของ BASE-STEP และผู้เขียนหลักของงานวิจัยนี้ ระบุว่า "เราไม่สามารถปรับปรุงความแม่นยำในการวัดเพิ่มเติมใน AMF ได้อีก เนื่องจากการทำงานของสถานที่ก่อให้เกิดความผันผวนของสนามแม่เหล็ก ซึ่งส่งผลต่ออุปกรณ์วัดของเรา" นักวิทยาศาสตร์จะขนส่งแอนติโปรตอนไปยังห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงแห่งอื่น "เราสามารถหาสภาวะที่ดีกว่านี้ได้นอก CERN เท่านั้น ดังนั้น แนวคิดเรื่องกับดัก BASE-STEP แบบเคลื่อนที่และเปิดจึงเกิดขึ้น: เราจะขนส่งแอนติโปรตอนไปยังห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงแห่งอื่น เพื่อให้บรรลุความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นอย่างน้อย 100 เท่า"
ปลายทางหนึ่งของแอนติโปรตอนที่เก็บรักษาไว้ คือห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงซึ่งทีมของอูลเมอร์กำลังสร้างอยู่ที่ HHU เพื่อทำการวัดเปรียบเทียบระหว่างโปรตอนและแอนติโปรตอน
ดร. สมอร์รา กล่าวว่า "เราได้ทำการซ้อมที่ประสบความสำเร็จในเดือนมีนาคม เพื่อพิสูจน์ว่าแนวคิดของเราเป็นไปได้ เป้าหมายต่อไปของเราคือทำให้กับดักมีความเป็นอิสระมากพอที่จะสามารถขนส่งจากเจนีวาไปยังดึสเซลดอร์ฟ โดยใช้เวลาเดินทางถึงสิบชั่วโมง"
ความสำคัญของการขนส่งแอนติโปรตอนต่อการวิจัยสสาร
การทดลองขนส่งแอนติโปรตอนที่ประสบความสำเร็จนี้ ไม่เพียงแต่ถือเป็นก้าวสำคัญของนักวิทยาศาสตร์ในการวิจัยปฏิสสารเท่านั้น แต่ยังเปิดแนวทางใหม่ในการสำรวจความแตกต่างระหว่างสสารและปฏิสสารอีกด้วย ด้วยการวัดโมเมนต์แม่เหล็กของแอนติโปรตอนอย่างแม่นยำ นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะเปิดเผยสาเหตุที่เป็นไปได้ของความไม่สมมาตรของสสารและปฏิสสารในเอกภพ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการขนส่ง ห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงในอนาคตจะยกระดับความแม่นยำในการวัดให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งจะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อความเข้าใจกฎฟิสิกส์พื้นฐานและธรรมชาติของเอกภพ