Salı günü CERN, antiprotonları ilk kez bir kamyonla taşıyacak ve antimaddeyi Avrupa çapındaki araştırma laboratuvarlarına karayoluyla ulaştırma planını test edecek.
BASE-STEP taşınabilir tuzak sistemi
CERN’in antimadde fabrikasının kalbinde, son derece güçlü manyetik alanlarla çevrelenmiş ve yıldızlararası uzaydan daha seyrek bir vakumun içinde yer alan, Dünya üzerindeki en hassas malzemelerden bazılarıdır. Ford Focus’tan birkaç yüz kilogram daha hafif olan, dosya dolabı büyüklüğündeki bir kutunun içinde, haftalarca olağanüstü bir hareketsizlik içinde bekleyen bir avuç antiproton var. Bu binada üretilen diğer parçacıkların çoğunun incelenip itilmesi beklenebilir, ancak bu antiprotonların tek bir görevi vardır: oturup yolculuklarını beklemek.
Bu yüz kadar antimadde parçacığı, yakında bir kamyonun arkasında CERN kampüsü çevresinde 4 kilometrelik bir yol döngüsü etrafında taşınacak ve bu, bir gün antimaddenin Avrupa’daki laboratuvarlara taşındığını görecek gelecekteki antimadde dağıtım hizmetinin ilk gösterimi olacak.
Proje lideri Christian Smorra bana tesisin etrafını gezdirirken, Taşınabilir antiprotonlarla Deneylerde Simetri Testleri (STEP) adı verilen deneyi büyük gün öncesindeki son hazırlıklarını görmek için CERN’in İsviçre’nin Cenevre yakınındaki kampüsüne geldim. “Antimadde bilimi için çığır açıcı bir şey” diyor. “Antiprotonları taşıma fikri, prensip olarak bu tesis kurulduğundan beri vardı ve şimdi bunu gerçekten yapmak ilk kez mümkün hale geldi.”
1920’lerden bu yana, antimadde adı verilen zıt yük haricinde birçok parçacığın neredeyse aynı karşılığı olduğunu biliyoruz. Ancak bilim adamlarının en basit antimaddeyi (bir antiprotonu) önemli miktarlarda üretip depolayabilmesi, onun madde karşılığı olan bol protonla karşılaştığında yok olma ve yok olma eğilimi nedeniyle neredeyse yarım yüzyıl sürdü.
Antiprotonları sınırlamaya yönelik ilk deneyler 1980’lerde CERN’de gerçekleştirildi; burada protonların metal hedeflere çarpılmasıyla üretildiler. Bugün CERN’in antimadde fabrikası olarak bilinen Antimadde Yavaşlatıcı salonu, talep üzerine milyonlarca antiproton üretebilen ve bunları daha ileri çalışmalar için depolayabilen dünyadaki tek yerdir. STEP’in de bir parçası olduğu Baryon Antibaryon Simetri Deneyi (BASE) dahil olmak üzere yedi farklı antimadde deneyine ev sahipliği yapıyor.
Christian Smorra son rötuşları yapıyor
Tüm bu deneyler, antimaddenin temel özelliklerini, normal maddeden nasıl sapabileceğini görmek için aşırı hassasiyetle test ediyor. Herhangi bir farklılık, neden antimaddenin neredeyse tamamen bulunmadığı, maddenin egemen olduğu bir evrende yaşıyor gibi göründüğümüze ışık tutabilir.
Ancak gereken olağanüstü hassasiyeti gerçekten araştırmak için, ölçümlere müdahale edebilecek gürültülü radyasyonu filtrelemek gerekir ki bu da antimadde fabrikası için bir sorundur. Antiprotonlar salona girdiğinde neredeyse ışık hızında hareket ediyorlar ve tamamen engellenmeleri mümkün olmayan güçlü manyetik alanlar kullanılarak yavaşlatılmaları gerekiyor.
2018 yılında Smorra ve ekibi, antimaddeyi fabrikadan daha sessiz bir yere taşımaları gerektiğini fark etti ve bir kaçış planı yaptı. Smorra, “Manyetik alan dalgalanmalarının etkisini gördük, dolayısıyla hassas ölçümlerimize (başka bir yerde) eninde sonunda devam etmemiz gerektiği açıktı” diyor.
Bu kolay bir iş değildi. Antimaddeyi içermek tipik olarak süper iletken mıknatıslar tarafından üretilen güçlü manyetik alanlar gerektirir; bunların mutlak sıfıra yakın tutulması gerekir, bu da çok büyük miktarda güç gerektirir. Smorra ve ekibi, STEP’i mıknatısları soğuk tutmak için yalnızca 30 litrelik sıvı helyum tankını kullanacak şekilde tasarladı; böylece elektronik aksam basit bir dizel jeneratörle çalıştırılabiliyor. Yaklaşan test çalışması için ise yalnızca pil gücünü kullanacak.
Mıknatısın ayrıca, antiprotonlar tuzağa yüklenirken ve tuzaktan çıkarılırken sorunlu düzenli maddenin yokluğunun korunabilmesini sağlamak için sürüş sırasında meydana gelen durma-kalk hızlanmalarıyla başa çıkacak şekilde tasarlanmasının yanı sıra özel bir vakum sistemi de gerekiyor.
2024 yılında Smorra ve ekibi, mekanizmalarını CERN kampüsünde bir kamyonla gezdirerek STEP’in normal protonlar için çalıştığını gösterdi. Şimdi Smorra ve ekibi gerçeğini denemek üzere.
Şu ana kadarki hazırlıklar nispeten basitti. Ben oraya varmadan yaklaşık bir hafta önce yaklaşık 100 antiproton yavaşlatıldı ve onları tutacak olan karmaşık boşluk ve elektromanyetik alan sistemine girdi.
O zamandan beri, kablolar ve sıvı helyum borularından oluşan bir karmaşanın ortasında boş boş oturuyorlar. Smorra ve ekibi, antiprotonların titreştiği karakteristik frekansın iki tümsek şeklini aldığı, makineye iliştirilmiş küçük bir osiloskop ekranını kullanarak antimaddenin yaşamsal işaretlerini kontrol edebiliyor. Her zirvenin üzerine sevgiyle iki pörtlek göz sabitlediler.
Antiprotonları gösteren sinyaller var
Salı sabahının erken saatlerinde, bir vinç, CERN’in hassas ekipmanlarını etrafta gezdirme konusunda uzman eğitim almış bir kişi tarafından yönlendirilerek, 850 kilogramlık tuzağın tamamını bir kamyonun arkasına kaldıracak ve bunların aniden hızlanmayacağından veya durmadığından emin olacak.
Kamyon daha sonra CERN kampüsü etrafında 4 kilometrelik bir tur atacak ve başladığı antimadde fabrikasına geri dönecek.
Testleri başarılı olursa, Smorra ve ekibinin nihai hedefi, antimadde kapsüllerini CERN’in ötesindeki yollara sürmek ve Avrupa’daki laboratuvarlara teslim etmek olacak. Böyle bir tesis şu anda Almanya’daki Heinrich Heine Üniversitesi Düsseldorf’ta inşa ediliyor ve burada antimadde neredeyse herhangi bir dış manyetik alanın yokluğunda incelenecek. Ancak CERN, Büyük Hadron Çarpıştırıcısını daha yüksek güçlerde çalışacak şekilde geliştirmek için Temmuz ayında büyük ölçüde kapatılacağından bu hedef birkaç yıl alabilir. Bu yükseltme 2028’in sonlarına kadar bitmeyecek.
Ancak antimadde dağıtım hizmeti devreye girdiğinde, İsviçre veya Almanya’da bir otoyolda ilerlerken kendinizi antimadde dolu bir kamyonun yanında bulabilirsiniz. Tıpkı normal bir kamyon gibi görünecek, ancak içeriği normalin dışında her şey olacak. Smorra, antimaddenin normal maddeyle karşılaştığında yok olma eğilimi göz önüne alındığında, bu kulağa endişe verici bir öneri gibi gelebilir, ancak insanların korkmaması gerektiğini söylüyor.
Smorra, “Antimaddenin taşınmasında tehlikeli bir şey yok çünkü taşıdığımız miktar çok küçük” diyor. “1000 antiproton taşırsanız ve kaybolursa farkına bile varmazsınız.”
