欧洲核子研究中心首次通过卡车运输反质子 实现重大技术突破
欧洲核子研究中心(CERN)的研究人员近日成功通过卡车在园区内运输反质子,这是全球首次实现此类实验。此前,该团队已于2024年完成质子运输测试。本次实验标志着反物质运输技术取得关键进展,为未来在欧洲不同实验室间共享反物质研究资源奠定基础。
研究人员自2020年起开发名为BASE-STEP(Baryon-Antibaryon Symmetry Experiment-Symmetry Tests in Experiments with Portable Antiprotons)的设备,用于储存和运输反质子。该设备采用Penning陷阱技术,由镀金的无氧铜圆柱形电极堆叠构成,外围环绕超导磁体,并在低温环境下运行。同时,设备包含碳钢真空腔体以屏蔽外部杂散磁场,并安装在铝制框架上,便于使用标准叉车和起重机搬运,可承受运输过程中的震动和颠簸。
2024年,BASE团队曾使用该设备运输约10^5个质子,横跨CERN梅林园区长达四小时。随后,团队对设备进行改造以适配反质子。在最近的实验中,团队成功运输了92个反质子,历时30分钟,最高时速达42公里/小时。
研究人员下一步计划将反质子运往德国杜塞尔多夫的海因里希·海涅大学(HHU),全程约需八小时。为维持超导磁体在8.2开尔文以下的低温,需在运输车辆上配备液氦和制冷发电机。该团队正评估该方案可行性。若成功,将使反质子与质子的电荷-宇称-时间对称性(CPT)实验精度提升至少100倍,助力基础物理研究。
CERN称此次成就是“迈向跨欧洲实验室反物质运输的巨大飞跃”。
编辑点评
此次CERN成功运输反质子,标志着粒子物理学领域在实验技术层面迈出关键一步。反物质研究长期受限于其极难储存和运输的特性,本次突破首次证明了在非实验室环境中安全移动反物质的可行性,为未来多国协作开展高精度对称性实验铺平道路。技术上,BASE-STEP设备的超导磁体与低温系统设计体现了极高的工程精密性,其模块化设计也为未来应用于其他科研机构提供了技术范本。从国际科研合作角度看,若能实现反质子跨国运输,将极大提升欧洲乃至全球粒子物理研究的协同效率,推动基础科学前沿探索。该技术虽尚处实验阶段,但其潜在应用包括更精确的CPT对称性检验,可能揭示宇宙中物质-反物质不对称性的根源,具有深远的科学意义。长远而言,若技术成熟,或可拓展至更广泛的量子物理、精密测量等领域,成为国际科研基础设施的重要组成部分。