Fizicienii de la CERN au realizat primul transport de antimaterie din lume, cu un simplu camion, după 5 ani de pregătiri logistice

CERN este poate cel mai fascinant loc din lume pentru cei pasionaţi de fizică şi ştiinţă în general, fiind locul unde există renumitul accelerator de particule şi unde mii de oameni de ştiinţă, originari din toată lumea, lucrează la acest centru situat în Elveţia, iar la nivel subteran şi sub Franţa, pentru a studia cele mai profunde elemente structurale ale universului. Din aceste studii s-au născut de-a lungul timpului nenumărate elaborări practice avansate, chiar şi internetul fiind inventat la CERN iniţial. Iar acum fizicienii de la CERN au anunţat că au reuşit să deruleze primul transport de antimaterie din lume, cu un simplu camion.

Însăşi ideea de a transporta antimaterie cu camionul sună ca una science-fiction, de ordinul improbabilului şi imposibilului până acum două zile. Or, antimateria e reprezentată de particule care nu se pot atinge de materie, pentru că dispar imediat ce se întâmplă. Poate suna dificil de înţeles, dar vom încerca să explicăm pe cât de simplu posibil cât de captivant e ceea ce tocmai a avut loc în Elveţia.

CERN are singura „fabrică de antimaterie” din lume de câţiva ani, iar ea e cea care poate surprinde şi capta antimateria, menţinând-o efectiv captivă, pentru studii avansate.

Ce e antimateria? E o clasă de particule la nivel de atom, care sunt aproape identice cu cele din clasa materiei, cu diferenţa că sarcina lor şi momentul magnetic e inversat. Fiecare particulă care formează atomul şi pe care o cunoaştem ca parte din categoria materiei, are şi o contra parte în categoria antimateriei — protonii (aceste particule fiind cele care definesc identitatea chimică, adică numărul atomic) sau antiprotoni. Acestea sunt cele mai importante particule ce formează un atom, dar nu sunt singurele. Neutronii, cu rol de stabilizare a nucleului atomic, pot determina şi variaţiile de izotopi ale aceluiaşi element, iar ei au în tabăra antimateriei şi antineutroni. Electronii sunt cei responsabili de menţinerea legăturilor între particule într-un singur atom, iar aici partea curioasă e că electronii (parte din materie) au sarcină negativă, iar paralela lor din zona antimateriei, numiţi pozitroni, au sarcină pozitivă.

Foto: O parte din fabrica de antimaterie CERN

Masa unui element din zona materiei e egală cu cea a opusului său din zona antimateriei, sarcina e exact inversă, iar în lumea reală elementele ce formează materia sunt stabile, în timp ce cele din zona antimateriei sunt anihilate la contactul cu materia. Conform teoriei fizice ale universului, momentul Big Bang de creare a universului trebuia să fi creat o cantitate identică de materie şi antimaterie, doar că marea majoritate a antimateriei a dispărut în viaţa reală, lăsându-ne cu o enigmă, de ce asta s-a produs. Legile fizicii ne spun că în momentul doi după Big Bang, aceste particule simetric opuse trebuiau să se anihileze reciproc, având aceeaşi masă şi sarcini opuse. Însă asta nu s-a întâmplat, antimateria învingând cumva, iar universul a rămas preponderent format din materie. E un dezechilibru format inexplicabil, care a fascinat fizicienii şi oamenii de ştiinţă de-a lungul anilor şi tocmai asta i-a ghidat să ajungă să creeze utilaje sofisticate la CERN pentru a putea prinde câte o particulă de antimaterie, luând-o ostatec prin câmpi magnetici, pentru a nu se atinge de materie, şi studiindu-i comportamentul.

Fabrica de antimaterie accelerează protoni, care sunt mai uşor de produs, până la viteze imense şi le asigură coliziunea cu o barieră de metal, de obicei iridiu. În acel moment al coliziunii, energia imensă e convertită în masă, creând noi protoni şi antiprotoni. Iar sistemul încearcă să capteze antiprotonii cu sarcină mai mare în „capcane magnetice”. Frecvenţa de captare poate fi şi de un antiproton captat dintr-un miliard formaţi, deci rata de succes e foarte mică, dar, dacă procesul e suficient de prolific, statistic vorbind se vor găsi oricum antiprotoni formaţi care vor fi prinşi înainte de a e anihila.

Captarea acestor antiprotoni e un adevărat apogeu ingineresc al omenirii, care permite studierea fenomenelor care erau anterior doar teoretizate. Iar menţinerea captivă a acestor antiprotoni e un proces complicat de jonglare a lor în interiorul câmpurilor magnetice suficient de puternice. Până acum simpla lor menţinere în sediul CERN era un mare succes. Dar posibilitatea transportării lor, eventual la alte centre de cercetării, era exclusă din cauze pur logistice.

Toate cele spuse mai sus ne fac să înţelegem de ce acest prim transport de antimaterie din lume, sub formă de antiprotoni, e atât de important şi de ce în camion au fost „încărcaţi” doar 92 de antiprotoni.

Ei au fost menţinuţi captivi printr-o capcană electromagnetică de tip criogenic, numită Penning, şi au părăsit incinta edificiilor CERN, fiind încărcaţi în camion, după 5 ani de pregătiri a acestui prim transport!

Foto: Utilajul care a menţinut antimateria captivă

Transportul de acum a avut loc doar pe teritoriul CERN, pentru a valida însăşi posibilitatea părăsirii edificiului CERN, urcării în camion, transportării şi descărcării la destinaţie. Iar camionul era simplu pe dinafară, dar utilajul care menţine antiprotonii captivi e unul criogenic, pentru a menţine superconductivitatea magneţilor, ceea ce înseamnă că are nevoie să menţină temperatura de -265 grade Celsius sau 8,2 grade Kelvin.

Cât timp transportul e scurt, heliul e folosit pentru acest scop. Însă scopul final al fizicienilor de la CERN e ca să poată ajunge să transporte antimaterie şi către alţi colegi din Europa, spre exemplu Laboratorul HHU din Germania. Din Elveţia, de la CERN, până la HHU, ar fi un drum de 8 ore pe autostrăzi. Şi doar heliul n-ar fi suficient. Ar fi nevoie de un generator puternic de electricitate, pentru a punea alimenta sistemul criogenic necesar. Iar acest generator e deja în pregătire pentru următoarea etapă, odată ce etapa de acum a fost un succes.

Fizicienii CERN îşi antrenează şi colegii din Germania pentru ca în cazul unui asemenea transport să poată face cu succes şi recepţia „mărfii” sub formă de antiprotoni, or, orice contact al acesteia cu materia ar spulbera-o imediat. Dar, odată cu transportul de azi, CERN spune că singurul loc din lume unde poate fi captată antimateria va putea astfel să livreze antimaterie şi altor oameni de ştiinţă din Europa.