Czas potrzebny na realizację tego zadania został zredukowany o 99%. W praktyce oznacza to, że tysiąc cykli pomiarowych przeprowadzono na przestrzeni zaledwie jednego miesiąca. Wcześniej to samo osiągnięcie wymagałoby aż trzech lat prowadzenia nieustannych pomiarów. O tym, dlaczego to istotny postęp i jakie powinny płynąć z niego korzyści, członkowie zespołu badawczego piszą w Physical Review Letters.
Czytaj też: Antymateria odkryta na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Nowa fizyka czai się tuż za rogiem
Badania nad antymaterią wydają się kluczem do zrozumienia zasad rządzących wszechświatem. Bo choć pod wieloma względami materia i antymateria wydają się podobne, to kluczową dzielącą je różnicą jest obecność przeciwnych ładunków elektrycznych. Składnikami antymaterii są antyprotony i pozytony, które mają przeciwne ładunki niż protony i elektrony, choć pod innymi względami są do nich podobne.
Wielką niewiadomą w kontekście antymaterii jest to, dlaczego jest jej zdecydowanie mniej niż materii. Ich kontakt prowadzi do wzajemnej anihilacji, a naukowcy sugerują, że na początku istnienia wszechświata mógł występować znacznie większy balans pomiędzy ilościami obu tych form. Próbując zgłębiać tajemnice antymaterii, fizycy prowadzą eksperymenty w niskich temperaturach. Schłodzone cząstki, na przykład antyprotony i pozytony, są następnie zderzane z wykorzystaniem Wielkiego Zderzacza Hadronów.
Antymateria może odpowiadać za niewielką część masy wszechświata. Naukowcy próbują zrozumieć, jakie są jej właściwości
Chłodzenie jest ważne, ponieważ umożliwia skuteczniejsze kontrolowanie tych cząstek i dokładniejsze badanie ich właściwości. W przypadku antyprotonu temperatura, którą trzeba osiągnąć, jest bliska zeru absolutnemu. Najniższa możliwa wartość spotykana we wszechświecie wynosi -273,15 stopni Celsjusza, podczas gdy fizycy osiągają -272,95 stopni Celsjusza. Po osiągnięciu tego etapu naukowcy mierzą momenty magnetyczne protonów i antyprotonów, dzięki czemu mają możliwość wykrycia różnic między materią i antymaterią.
O ile dotychczas stosowane metody wymagały około 15 godzin na schłodzenie antyprotonów, tak nowe podejście jest iście rewolucyjne. Co ciekawe, jego twórcy wcale nie wymyślali koła na nowo. Wykorzystali istniejące już urządzenia i wprowadzili w nich pewne modyfikacje. Na pierwszym etapie procesu chłodzenia do akcji wkracza decelerator antyprotonów i pierścień antyprotonowy o bardzo niskiej energii.
Czytaj też: To najstarsza galaktyka, jaką kiedykolwiek zaobserwowano. Pochodzi z początków wszechświata
Następnie antyprotony trafiają do tzw. pułapki Penninga, gdzie dochodzi do ograniczania naładowanych cząstek za pośrednictwem pól magnetycznych i elektrycznych. Pierwsza z pułapek mierzy temperaturę cząstki, co ma wpływ na dalsze wydarzenia. Przy zbyt wysokiej wartości antyproton trafia do drugiej pułapki, gdzie zostaje schłodzony. W proponowanej konfiguracji proces chłodzenia – zamiast 15 godzin – zajmuje zaledwie 8 minut. W efekcie do przeprowadzenia 1000 cykli potrzeba około miesiąca, a nie trzech lat.