CERN se pregătește să transporte cea mai instabilă materie din Univers

Pentru prima dată în istoria științei, cercetătorii se pregătesc să transporte antimaterie la câteva sute de kilometri. O realizare tehnologică fără precedent care ar putea revoluționa fizica fundamentală. Antimateria este unul dintre marile mistere ale fizicii moderne. Teoretizată la începutul secolului al XX-lea, observată în acceleratoarele de particule și produsă în cantități mici în laboratoare precum CERN, ea rămâne exact opusul materiei obișnuite: fiecare particulă de materie are echivalentul său în antimaterie, dar cu o sarcină opusă. Un electron, de exemplu, are ca antiparticulă un pozitron încărcat pozitiv. Dar această simetrie nu se regăsește în universul nostru observabil. În teorie, materia și antimateria ar fi trebuit să fie produse în cantități egale în timpul Big Bang-ului. Totuși, aproape toată antimateria pare să fi dispărut. Înțelegerea acestui dezechilibru este o provocare fundamentală, una care ar putea arunca lumină asupra originilor însăși ale universului. Principalul obstacol în calea studiului său: volatilitatea sa. De îndată ce intră în contact cu materia, antimateria se anihilează, eliberând o energie considerabilă. Prin urmare, este necesară captarea ei într-un mediu complet lipsit de materie, folosind câmpuri magnetice, în vid și la temperaturi extrem de scăzute.

Până acum, experimentele asupra antimateriei trebuiau efectuate chiar la locul de producție al acesteia, în special la CERN. Până acum, transportul ei a fost imposibil, având în vedere condițiile stricte de confinare. Dar acest lucru s-ar putea schimba în curând. O echipă de cercetători tocmai a dezvoltat un recipient unic, conceput pentru a transporta particule de antimaterie pe o distanță de câteva sute de kilometri. El a  fost prezentat într-un articol publicat în Nature. Acest dispozitiv mobil, lung de aproximativ doi metri, combină mai multe tehnologii de ultimă generație: confinarea magnetică, vidul înalt, criogenia pe bază de heliu lichid și stabilizare mecanică. Acesta ar trebui să mențină particulele de antihidrogen intacte timp de câteva ore, chiar și atunci când sunt supuse vibrațiilor, șocurilor sau variațiilor de temperatură ale transportului rutier convențional.

Înainte de a depozita antimaterie în acesta, oamenii de știință au testat mai întâi dispozitivul cu protoni obișnuiți. Containerul a fost deplasat patru kilometri pe campusul CERN la o viteză moderată. Rezultatul: particulele au fost închise fără pierderi, iar câmpurile magnetice au rămas stabile. Cu toate acestea, a fost identificat un mic dezavantaj: mișcările interne ale lichidului criogenic pot provoca mici instabilități, dar acestea rămân gestionabile. Acest test a validat buna funcționare a întregului sistem.

Următorul pas este ambițios: efectuarea primului transport propriu-zis de antimaterie (nu a fost anunțată o dată oficială). Proiectul prevede transportul unui mic nor de antihidrogen de la CERN la un laborator specializat din Düsseldorf, Germania, o călătorie de aproape 800 de kilometri. De ce această mutare? Deoarece acest laborator are un mediu electromagnetic mult mai stabil decât CERN, care este perturbat de numeroase echipamente grele. Prin izolarea particulelor într-un astfel de mediu, cercetătorii speră să măsoare anumite proprietăți fundamentale ale antimateriei cu o precizie fără precedent. Printre experimentele planificate se numără studiul comportamentului antimateriei în fața gravitației – o întrebare care rămâne în mare parte fără răspuns. Cade antimateria exact ca materia? Sau există abateri subtile? Dacă da, ar putea pune la îndoială unele dintre cele mai solide fundații ale fizicii moderne. O descoperire tehnologică și științifică majoră.

Acest proiect nu se referă doar la mutarea particulelor din punctul A în punctul B. Reprezintă o adevărată revoluție în modul în care se va desfășura cercetarea antimateriei în anii următori. Până acum limitat la câteva laboratoare extrem de specializate, acest material devine simbolic mai accesibil. Dacă transportul se dovedește a fi un succes, acesta va deschide calea pentru o nouă generație de experimente în diverse laboratoare din Europa. Pe termen lung, unii cercetători iau în considerare chiar și utilizări tehnologice: imagistică medicală avansată, tratamente pentru cancer sau chiar propulsie spațială.

Dar, mai presus de toate, este un alt pas către o mai bună înțelegere a legilor fundamentale care guvernează Universul.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România