A colaboração BASE no CERN conquistou mais de um primeiro na pesquisa de antimatéria. Por exemplo, fez a primeira medição mais precisa de antimatéria do que de matéria, manteve a antimatéria armazenada por um tempo recorde de mais de um ano, e conduziu a primeira pesquisa baseada em laboratório para uma interação entre a antimatéria e uma partícula candidata a matéria escura chamada axion. Agora, a equipe BASE está desenvolvendo um dispositivo que pode levar a pesquisa de antimatéria a novas alturas - uma armadilha antipróton transportável para transportar a antimatéria produzida no Antimatter Decelerator (AD) do CERN para outra instalação no CERN ou em outro lugar, para medições de antimatéria de alta precisão. Essas medições podem revelar diferenças entre matéria e antimatéria.

O Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria, no entanto, o universo atual é feito quase inteiramente de matéria, então algo deve ter acontecido para criar o desequilíbrio. O modelo padrão da física de partículas prevê uma certa diferença entre matéria e antimatéria, mas essa diferença é insuficiente para explicar o desequilíbrio, levando os pesquisadores a procurar por outros, diferenças ainda não vistas entre as duas formas de matéria. Isso é exatamente o que as equipes por trás do BASE e outros experimentos localizados no hall AD do CERN estão tentando fazer.

BASE, em particular, investiga as propriedades dos antiprótons, as antipartículas de prótons. Primeiro, ele pega os antiprótons produzidos no AD - o único lugar no mundo onde os antiprótons são criados diariamente - e depois os armazena em um dispositivo chamado armadilha Penning, que mantém as partículas no lugar com uma combinação de campos elétricos e magnéticos. Próximo, O BASE alimenta os antiprótons, um por um, em uma configuração de armadilha com várias Penning para medir duas frequências, a partir da qual as propriedades dos antiprótons, como seu momento magnético, podem ser deduzidas e depois comparadas com as dos prótons. Essas frequências são a frequência do ciclotron, que descreve a oscilação de uma partícula carregada em um campo magnético, e a frequência de Larmor, que descreve o chamado movimento de precessão na armadilha do spin intrínseco da partícula.

A equipe BASE tem feito medições cada vez mais precisas dessas frequências, mas a precisão é, em última análise, limitada por distúrbios externos ao campo magnético da configuração. “O AD hall não é o mais calmo dos ambientes magnéticos, "diz o porta-voz do BASE Stefan Ulmer." Para se ter uma ideia, meu escritório no CERN é 200 vezes mais calmo do que o corredor AD, " ele diz, sorridente.

Daí a proposta da equipe do BASE de fazer uma armadilha antipróton transportável para levar os antiprótons produzidos no AD para um laboratório de medição com um ambiente magnético mais calmo. O dispositivo, chamado BASE-STEP e liderado pelo porta-voz adjunto do BASE, Christian Smorra, consistirá em um sistema Penning-trap dentro do orifício de um ímã supercondutor que pode suportar forças relacionadas ao transporte. Além disso, terá um sistema de resfriamento de hélio líquido, o que permite que seja transportado por várias horas sem a necessidade de energia elétrica para mantê-lo fresco. O sistema Penning-trap apresentará uma primeira armadilha para receber e liberar os antiprótons produzidos no AD, e uma segunda armadilha para armazenar os antiprótons.

O dispositivo geral terá 1,9 metros de comprimento, 0,8 metros de largura, 1,6 metros de altura e no máximo 1000 kg de peso. "Essas dimensões e peso compactos significam que poderíamos, em princípio, carregar a armadilha em um pequeno caminhão ou van e transportá-la do hall AD para outra instalação localizada no CERN ou em outro lugar, para aprofundar nossa compreensão da antimatéria, "diz Smorra, que recebeu uma subvenção inicial do Conselho Europeu de Investigação para conduzir o projecto.

A equipe BASE começou a desenvolver os primeiros componentes do dispositivo e espera concluí-lo em 2022, decisões e aprovações pendentes. Fique ligado para mais novidades.