Antiprotoien Garraioan aurrerapena  

Big Bang-ek materia eta antimateria kantitate berdinak ekoitzi zituen, elkar deuseztatu behar zutenak unibertso huts bat atzean utziz. Hala ere, materiak bizirik iraun zuen eta unibertsoa menderatzen zuen antimateria desagertu zen bitartean. Uste da partikulen eta dagozkien antipartikulen arteko oinarrizko propietateen desberdintasun ezezagun bat izan daitekeela horren erantzule. Antiprotoien oinarrizko propietateen doitasun handiko neurketak materia-antimateria asimetriaren ulermena aberasteko ahalmena du. Antiprotoien hornidura eskatzen du. Gaur egun, CERN-en Antiprotoi Dezeleradorea (AD) da antiprotoiak ekoizten eta gordetzen diren instalazio bakarra. Ezin da AD ondoan antiprotoien doitasun handiko azterketak egin azeleragailuek sortutako eremu magnetikoen gorabeherak direla eta. Horregatik, instalazio honetatik beste laborategietara antiprotoiak garraiatzea ezinbestekoa da. Gaur egun, ez dago horretarako teknologia egokirik. BASE-STEP aurrerapauso bat da norabide horretan. Gailu nahiko trinkoa da, CERNeko instalazioetatik antiprotoiak beste toki batzuetako laborategietara gordetzeko eta garraiatzeko diseinatua, antimateria zehaztasun handiko azterketak egiteko. 24ko urriaren 2024an, BASE-STEPek teknologia-erakusketa arrakastatsua egin zuen harrapatutako protoiak erabiliz, antiprotoien ordezko gisa. 70 protoiko hodei bat garraiatu zuen lokalean kamioi batean. Partikula solteak tranpa berrerabilgarri batean garraiatzeko lehen kasua izan zen eta beste laborategi batzuetako esperimentuetarako antiprotoiak emateko zerbitzu bat sortzeko urrats garrantzitsua izan zen. Prozeduretan zenbait hobekuntzarekin, antiprotoiak 2025ean garraiatzea aurreikusten da.  

Hasieran, Big Bangak materia eta antimateria kantitate berdina sortu zuen. Biak berdin-berdinak dira propietateetan, besterik gabe, kontrako karga dutela, eta haien momentu magnetikoak alderantzikatu egiten dira.  

Materia eta antimateria azkar suntsitu behar ziren unibertso huts bat atzean utziz, hala ere ez zen gertatu. Orain unibertsoan materia da guztiz nagusi, antimateria desagertu zen bitartean. Hau uste da oinarrizko partikulen eta haiei dagozkien antipartikulen artean desberdintasun ezezagun bat dagoela, eta horrek materiaren biziraupena eragin zezakeela antimateria ezabatzen zen bitartean materia-antimateria asimetria eragin zuen.  

CPT (Charge, Parity, and Time reversal) simetriaren arabera, hau da, partikulen fisikaren eredu estandarraren parte dena, partikulen oinarrizko propietateek dagozkien antipartikulenaren berdinak eta neurri batean aurkakoak izan behar dute. Partikulen eta dagozkien antipartikulen oinarrizko propietateen (adibidez, masak, kargak, bizi-iraupenak edo momentu magnetikoak) desberdintasunen neurketa esperimentalak lagungarriak izan daitezke materia-antimateria asimetria ulertzeko. Hau da testuingurua CERN'S Barion Antibarion Symmetry Experiment (BASE).   

BASE esperimentua Protoien Antiprotoiaren Simetria ikertzeko diseinatu da, antiprotoien propietateen (adibidez, momentu magnetiko intrintsekoa, adibidez) zehaztasun handiko neurketak eginez, zatikako zehaztasunarekin, milioi zatiko ordenan. Hurrengo urratsa neurketa hauek protoiei dagozkien balioekin alderatzea da. Momentu magnetiko intrintsekorako, prozesu osoa Larmor maiztasunaren eta ziklotroiaren maiztasunaren neurketetan oinarritzen da.     

Gaur egun, CERN-en Antiprotoi Dezeleradorea (AD) da antiprotoiak ohikotasunez ekoizten eta gordetzen diren instalazio bakarra. Antiprotoi hauek hemen aztertu behar dira CERNeko instalazioetan, baina guneko azeleragailuak sortzen dituen eremu magnetikoen gorabeherek antiprotoien propietateen neurketen zehaztasuna mugatzen dute. Horregatik, ADn ekoitzitako antiprotoiak beste toki batzuetako laborategietara garraiatzea ezinbestekoa da. Baina antimateria ez da erraza tratatzen, materiarekin kontaktuan jartzean azkar suntsitzen baitira. Gaur egun, ez dago antiprotoiak beste leku batzuetako laborategietara garraiatzeko teknologia egokirik ikertzaileek doitasun handiko azterketak egin ditzaten. BASE-STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons) aurrerapauso bat da norabide horretan.  

BASE-STEP gailu nahiko trinkoa da, CERNeko instalazioetatik antiprotoiak beste toki batzuetako laborategietara gordetzeko eta garraiatzeko diseinatua, antimateria zehaztasun handiko azterketetarako. BASEren azpiproiektu bat da, tona bat pisatzen du eta BSE jatorrizko esperimentua baino bost aldiz txikiagoa da.  

24ko urriaren 2024an, BASE-STEPek teknologia-erakusketa arrakastatsua egin zuen harrapatutako protoiak erabiliz, antiprotoien ordezko gisa. 70 protoiko hodei bat garraiatu zuen lokalean kamioi batean. Partikula solteak tranpa berrerabilgarri batean garraiatzeko lehen kasua izan zen eta beste laborategi batzuetako esperimentuetarako antiprotoiak emateko zerbitzu bat sortzeko urrats garrantzitsua izan zen. Prozeduretan nolabaiteko hobekuntzarekin, 2025ean antiprotoiaren garraioa aurreikusi da.  

PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) antzeko izaera duen beste esperimentu bat da, baina helburu ezberdinetara zuzendua. BASE-STEP-ek bezala, PUMAk tranpa garraigarri bat prestatzen du CERNeko Antiprotoi Desazeleragailuaren (AD) aretotik bere ISOLDE instalazioetara antiprotoiak eramateko, fisika nuklear exotikoen fenomenoak aztertzeko erabiltzeko.  

*** 

References:  

1. CERN. Berriak - BASE esperimentuak urrats handia ematen du antimateria eramangarrirantz. 25ko urriaren 2024ean argitaratua. Hemen eskuragarri https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter  

2. CERN. BASE-STEP-en Diseinu Teknikoaren Txostena.  https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf 

3. Smorra C., et al 2023. OINARRIZKO URRATSA: Oinarrizko interakzio-azterketetarako antiprotoi biltegi garraiagarria. Errev. Sci. Instrum. 94, 113201. 16ko azaroaren 2023a. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492 

4. Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al. PUMA, antiProton materia ezegonkorra suntsitzea. Eur. Fisikoak. J. A 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x 

*** 

Gaiarekin lotutako artikuluak 

• Zergatik "Materia" nagusitzen da Unibertsoa eta ez "Antimateria"? Unibertsoa zergatik existitzen den bila (18ko apirilaren 2020a) 

• Unibertsoaren materia-antimateria asimetriaren misterioa ezagutaraztea neutrinoen oszilazio esperimentuekin (1 maiatzaren 2020)  

• Partikula talkatzaileak "Oso unibertso goiztiarra" aztertzeko: muoien talkatzailea frogatu da (31 urriaren 2024)  

***