O Big Bang produziu quantidades iguais de matéria e antimatéria que deveriam ter se aniquilado, deixando para trás um universo vazio. No entanto, a matéria sobreviveu e domina o universo enquanto a antimatéria desapareceu. Acredita-se que alguma diferença desconhecida nas propriedades básicas entre partículas e antipartículas correspondentes pode ser responsável por isso. Medições de alta precisão das propriedades fundamentais dos antiprótons têm potencial para enriquecer a compreensão da assimetria matéria-antimatéria. Requer fornecimento de antiprótons. Atualmente, o Desacelerador de Antiprótons (AD) do CERN é a única instalação onde os antiprótons são produzidos e armazenados. Não é possível conduzir estudos de alta precisão de antiprótons perto do AD devido às flutuações do campo magnético geradas pelos aceleradores. Portanto, transportar antiprótons desta instalação para outros laboratórios é um imperativo. No momento, não há tecnologia adequada para isso. O BASE-STEP é um passo à frente nessa direção. É um dispositivo relativamente compacto projetado para armazenar e transportar antiprótons da instalação do CERN para laboratórios em outros locais para estudos de alta precisão de antimatéria. Em 24 de outubro de 2024, a BASE-STEP conduziu uma demonstração tecnológica bem-sucedida usando prótons presos como substitutos para antiprótons. Ela transportou uma nuvem de 70 prótons localmente em um caminhão. Esta foi a primeira instância de transporte de partículas soltas em uma armadilha reutilizável e um importante trampolim para a criação de um serviço de entrega de antiprótons para experimentos em outros laboratórios. Com alguns refinamentos nos procedimentos, os antiprótons estão planejados para serem transportados em 2025.
No começo, o Big Bang produziu quantidades iguais de matéria e antimatéria. Ambas são idênticas em propriedades, apenas têm cargas opostas e seus momentos magnéticos são invertidos.
A matéria e a antimatéria deveriam ter se aniquilado rapidamente, deixando para trás um universo vazio, mas isso não aconteceu. O universo agora é totalmente dominado pela matéria, enquanto a antimatéria desapareceu. Acredita-se que haja alguma diferença desconhecida entre partículas fundamentais e suas antipartículas correspondentes, o que pode ter levado à sobrevivência da matéria enquanto a antimatéria foi eliminada, levando à assimetria matéria-antimatéria.
De acordo com a simetria CPT (reversão de carga, paridade e tempo), que faz parte do Modelo Padrão da física de partículas, as propriedades básicas das partículas devem ser iguais e parcialmente opostas às de suas antipartículas correspondentes. Medições experimentais de alta precisão das diferenças nas propriedades básicas (como massas, cargas, tempos de vida ou momentos magnéticos) das partículas e suas antipartículas correspondentes podem ser úteis para entender a assimetria matéria-antimatéria. Este é o contexto de CERN'S Barião Experimento de Simetria Antibárion (BASE).
O experimento BASE foi projetado para investigar a Simetria Próton Antipróton realizando medições de alta precisão de propriedades (como momento magnético intrínseco) de antiprótons com uma precisão fracionária na ordem de parte por bilhão. O próximo passo é a comparação dessas medições com os valores correspondentes para prótons. Para o momento magnético intrínseco, todo o processo é baseado em medições da frequência de Larmor e da frequência do cíclotron.
Atualmente, o Desacelerador de Antiprótons (AD) do CERN é a única instalação onde antiprótons são rotineiramente produzidos e armazenados. Esses antiprótons precisam ser estudados aqui na instalação do CERN, no entanto, as flutuações do campo magnético geradas pelo acelerador no local restringem a precisão das medições das propriedades dos antiprótons. Daí o imperativo de transportar antiprótons produzidos no AD para laboratórios em outros locais. Mas a antimatéria não é fácil de lidar, pois eles se aniquilam rapidamente ao entrar em contato com a matéria. Atualmente, não há tecnologia adequada para transportar antiprótons para laboratórios em outros locais para que os pesquisadores conduzam estudos de alta precisão. BASE-STEP (Testes de Simetria em Experimentos com Antiprótons Portáteis) é um passo à frente nessa direção.
BASE-STEP é um dispositivo relativamente compacto projetado para armazenar e transportar antiprótons da instalação do CERN para laboratórios em outros locais para estudos de alta precisão de antimatéria. É um subprojeto do BASE, pesa cerca de uma tonelada e é cerca de cinco vezes menor do que o experimento BSE original.
Em 24 de outubro de 2024, a BASE-STEP conduziu uma demonstração tecnológica bem-sucedida usando prótons presos como substitutos para antiprótons. Ela transportou uma nuvem de 70 prótons localmente em um caminhão. Esta foi a primeira instância de transporte de partículas soltas em uma armadilha reutilizável e um importante trampolim para a criação de um serviço de entrega de antiprótons para experimentos em outros laboratórios. Com algum refinamento nos procedimentos, o transporte de antiprótons está planejado para 2025.
PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) é outro experimento de natureza similar, mas voltado para objetivos diferentes. Assim como o BASE-STEP, o PUMA também envolve a preparação de uma armadilha transportável para mover antiprótons do hall Antiproton Decelerator (AD) do CERN para sua instalação ISOLDE para uso no estudo de fenômenos exóticos da física nuclear.
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Referências:
- CERN. Notícias – O experimento BASE dá um grande passo em direção à antimatéria portátil. Publicado em 25 de outubro de 2024. Disponível em https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter
- CERN. Relatório de projeto técnico do BASE-STEP. https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf
- Smorra C., et al 2023. BASE-STEP: Um reservatório antipróton transportável para estudos de interação fundamental. Rev. Sci. Instrum. 94, 113201. 16 de novembro de 2023. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0155492
- Aumann, T., Bartmann, W., Boine-Frankenheim, O. et al. PUMA, aniquilação de matéria instável antipróton. EUR. Física. J. A 58, 88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x
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 is the only facility where antiprotons are produced and stored. It is not possible to conduct high precision studies of antiprotons near AD due to magnetic field fluctuations generated by accelerators. Hence, transporting antiprotons from this facility to other laboratories is an imperative. At present, there is no suitable technology to do so. BASE-STEP is a step forward in this direction. It is a relatively compact device designed to store and transport antiprotons from CERN facility to laboratories at other locations for high precision studies of antimatter. On 24 October 2024, BASE-STEP conducted a successful technology demonstration using trapped protons as a stand-in for antiprotons. It transported a cloud of 70 protons locally in a truck. This was first instance of transportation of loose particles in a reusable trap and an important steppingstone towards creation of an antiproton-delivery service to experiments at other laboratories. With some refinements in procedures, antiprotons are planned to be transported in 2025.){kind=link}