科學家首次成功以公路運輸 92 顆反質子並在專用容器中儲存超過一個月

科學家首次成功地將反質子通過專門設計的運輸車輛進行運輸。這項由 BASE 合作團隊實現的實驗報告指出，反質子在流動運輸容器中儲存超過一個月，創下歷史紀錄。該團隊透露，將質子（原子核中帶正電的組件）與反質子（其反物質對應物）進行比較，是尋求物質與反物質之間差異的最有前途方法之一。任何在質量或磁矩上的差異，可能指向宇宙中可觀察到的物質與反物質不對稱的潛在起源。

這次運輸了 92 顆被困的反質子。所謂的超高真空佩寧陷阱使得對被困的質子和反質子進行高精度測量成為可能。BASE（重子-反重子對稱實驗）研究合作團隊設計並運營了這種稱為 BASE-STEP 的陷阱，該陷阱位於歐洲核子研究組織（CERN），更準確地說是在其「反物質工廠」（AMF）內。根據新聞稿，AMF 是全球唯一能生產、儲存及研究低能反質子的設施。

HHU 量子技術與基本對稱性教授斯特凡·烏爾默（Stefan Ulmer）表示：「近年來，我們已經對兩種粒子的內在磁矩進行了精確測量，質子的精確度為 0.3 ppb，而反質子的精確度為 1.6 ppb。」烏爾默是 BASE 的創始人及發言人，也是發表於《自然》雜誌的新研究的共同作者。該研究展示了在 BASE-STEP 中被困的反質子的道路運輸，92 顆被困的反質子沿著 7.5 公里的路徑從反物質工廠運送，未出現粒子損失或可測量的真空退化。

反質子的精確測量新時代

這一成就標誌著反質子精確測量的全新時代的開始，在專用的低噪音離線實驗室環境中進行。

未來的高精度實驗室計劃

BASE-STEP 主要研究員兼該研究的通訊作者克里斯蒂安·斯莫拉（Christian Smorra）博士指出：「我們無法在 AMF 中進一步改善測量精度，因為設施運行會導致磁場波動，影響我們的測量設備。」科學家將把反質子運送到另一個高精度實驗室。「我們只能在 CERN 外找到更好的條件。因此，流動開放的 BASE-STEP 陷阱的構想應運而生：我們將把反質子運送到另一個高精度實驗室，以實現至少 100 倍的精度提升。」

儲存的反質子之一的目的地是由烏爾默團隊目前正在 HHU 建立的高精度實驗室，以進行質子和反質子的比較測量。

斯莫拉博士表示：「我們在三月進行了成功的演練，證明瞭我們的想法是可行的。我們的下一個目標是使陷阱足夠自主，以便能夠從日內瓦運輸到杜塞爾多夫，運輸時間達十小時。」

反質子運輸對物質研究的重要性

這項成功的反質子運輸實驗不僅標誌著科學家在反物質研究上的重大突破，亦為探索物質與反物質之間的差異提供了新的方法。通過精確測量反質子的磁矩，科學家希望能揭示宇宙中物質與反物質不對稱的潛在原因。隨著運輸技術的進步，未來的高精度實驗室將進一步提升測量的準確性，對於理解基本物理定律及宇宙的本質將具有深遠的影響。