24 november 2020

Fysici van CERN ontwikkelen verplaatsbare antiprotonval ‘BASE-Step’

Bij CERN, de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek, gehuisvest te Genève, wordt fundamenteel natuurkundig onderzoek verricht naar elementaire deeltjes. Voor onderzoek en dagelijkse productie van antiprotonen wordt bij het CERN de ‘antiproton-decelerator’ of kortweg, de ‘AD’ gebruikt. Deze installatie is momenteel de enige in zijn soort waar op dagelijkse basis antimaterie geproduceerd wordt. Het BASE-team van CERN voert dit specifieke onderzoek uit en zit achter verschillende doorbraken op het gebied van antimaterie. Om deze complexe materie beter te verkennen heeft het team de zogenoemde ‘BASE-Step ontwikkeld, een verplaatsbare antiprotonval. Men kan deze installatie verplaatsen naar plekken die gunstiger zijn voor antimaterie productie.

Crabnevel compositie pulsar stoot antimaterie jets uit Credits; Hubble NASA/ESA

In de fysica wordt antimaterie gedefinieerd als samengesteld uit antideeltjes van de overeenkomstige deeltjes van ‘normale’ materie. Nu, met deze ‘verplaatsbare antiprotonval’ kunnen antiprotonen worden vervoerd vanuit CERN’s antimaterie-vertrager (AD) naar andere laboratoria om het onderzoek voort te zetten. Momenteel worden antiprotonen opgeslagen in een zogeheten ‘Penningval’ (Eng. Penningtrap)*, een apparaat dat deeltjes op hun plaats houdt met een combinatie van elektrische en magnetische velden. Die ingesloten deeltjes worden vervolgens in een multi-Penning-Trap-opstelling gevoerd om twee frequenties te meten – een cyclotronfrequentie, die de oscillatie van een geladen deeltje in een magnetisch veld beschrijft, en een Larmor-frequentie, die de zogenaamde precessiebeweging beschrijft in de val van de intrinsieke spin van het deeltje. Omdat de AD de enige plek ter wereld blijft waar dagelijks antiprotonen worden geproduceerd, kunnen de eigenschappen nauwkeuriger worden gemeten in een magnetische omgeving die rustiger is dan die van het AD. Op zoek naar meer nauwkeurige metingen, bedacht het BASE-team deze ??antiprotonval of BASE-STEP, waarmee antiprotonen naar plaatsen met een geschikte magnetische omgeving kunnen worden getransporteerd. BASE-woordvoerder Stefan Ulmer merkte op: “De AD-hal is niet de rustigste van de magnetische omgevingen. En om een ??idee te krijgen: mijn kantoor bij CERN is 200 keer rustiger dan de AD-hal.”

CERN Antimaterie-decelerator Credits; CERN/Suaudeau, 19/08/2019

De AD bestaat uit een opslagring in het CERN-lab, en is de opvolger van de Low Energy Antiproton Ring (LEAR). Antiprotonen worden gecreëerd door een protonenbundel van de Proton Synchrotron op een metalen doelwit te laten vallen. De AD vertraagt de resulterende antiprotonen tot een energie van 5,3 MeV, die vervolgens worden uitgeworpen naar een van verschillende onderling verbonden experimenten.

BASE-STEP zal bestaan ??uit een Penningval in de boring van een supergeleidende magneet die transportgerelateerde krachten kan weerstaan. Het zal ook een koelsysteem met vloeibaar helium hebben waardoor het meerdere uren kan worden vervoerd zonder dat er stroom nodig is om het koel te houden. Het apparaat wordt naar verwachting 1,9 m lang, 0,8 m breed, en 1,6 meter hoog en zal zo’n 1000 kg gaan wegen. De woordvoerder van het BASE-Team, Christian Smorra, is opgetogen over het compacte apparaat en zei: “Met deze compacte afmetingen en gewicht kunnen we de val in principe in een kleine vrachtwagen of bestelwagen laden en vervolgens van de AD-hal naar een andere faciliteit op CERN of elders vervoeren. We hopen zo met de BASE-Step ons begrip van antimaterie verder te vergroten.” Bron; New Atlas

* Een Penningval is een apparaat voor de opslag van geladen deeltjes met behulp van een homogeen axiaal magnetisch veld en een inhomogeen quadrupool elektrisch veld. Dit soort val is bijzonder geschikt voor nauwkeurige metingen van eigenschappen van ionen en stabiele subatomaire deeltjes. Penningvallen worden in veel laboratoria wereldwijd, waaronder CERN, gebruikt om antimaterie zoals antiprotonen op te slaan. 

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.