CERN převezl 92 antiprotonů: krok k přísnějším testům symetrie CPT

Vědcům z experimentu BASE v CERN se podařilo něco, co dosud nikdo nepředvedl: přemístili zachycené antiprotony mimo prostředí, kde vznikly, a po cestě s nimi dokázali dál experimentálně pracovat. V březnu 2026 tým nahromadil 92 antiprotonů v přenosné kryogenní Penningově pasti BASE-STEP, zařízení odpojil od Antihmotové továrny CERN, naložil na nákladní vůz a převezl přes hlavní areál laboratoře v Meyrinu. Po přepravě experiment opět fungoval. CERN tento výkon označil za světové prvenství. 7

Nešlo jen o převoz zařízení

Past s volnými, tedy nevázanými antiprotony putovala přibližně 30 minut na trase dlouhé zhruba osm kilometrů. Celý aparát váží téměř jednu tunu. Antiprotony pak vědci více než měsíc uchovávali a manipulovali s nimi, což ukazuje, že BASE-STEP nemá být pouze krátkodobým přepravním obalem, ale použitelným přenosným zásobníkem antihmoty. 7

To je mimořádně náročné: při kontaktu s běžnou hmotou antiproton zanikne. Kryogenní Penningova past proto drží nabité částice pomocí elektromagnetických polí a zároveň udržuje podmínky nutné pro velmi přesná měření. 17

Proč je to důležité pro symetrii CPT

Symetrie CPT patří k základním principům moderní částicové fyziky. Říká, že částice hmoty a jejich antičástice mají mít těsně odpovídající vlastnosti: stejnou hmotnost a magnetické momenty stejné velikosti, ale opačného znaménka. Potvrzený rozdíl mezi protonem a antiprotonem by znamenal porušení CPT a ukazoval by na fyziku přesahující Standardní model. 5

Experiment BASE tyto vlastnosti přímo srovnává. Poměr elektrického náboje k hmotnosti protonu a antiprotonu již porovnal s relativní přesností 16 biliontin; v rámci experimentální nejistoty se rozdíl neobjevil. 1

Druhý, nezávislý test představují magnetické momenty. U protonu dosáhla měření BASE relativní nejistoty asi 0,3 části z miliardy, u antiprotonu zhruba 1,5 části z miliardy. 1 Právě antiprotony je však nutné nejdříve vyrobit, zachytit, ochladit a zkoumat v prostředí fungujícího urychlovacího komplexu, což další zpřesňování komplikuje.

Klidnější laboratoř může měření zpřesnit

Penningovy pasti určují vlastnosti částic z velmi přesně měřených frekvencí jejich pohybu a spinové precese. Přesnost mohou omezovat i nepatrné výkyvy magnetického pole, vibrace, elektrický šum nebo přerušení měření.

Antihmotová továrna je pro vznik antiprotonů nezbytná, není ale nutně nejklidnějším místem pro dlouhá a mimořádně citlivá měření. BASE-STEP byla navržena tak, aby antiprotony mohla po silnici dopravit do magneticky stabilnějších prostředí, kde specializovaná laboratoř nabídne delší nepřerušované série měření. 5

Spolupráce očekává, že tento postup by mohl přesnost měření magnetického momentu zlepšit nejméně stonásobně. Jde však zatím o očekávanou schopnost systému, nikoli o výsledek, kterého by už samotný převoz dosáhl. 7

Další meta: Düsseldorf

Jízda po areálu CERN je přípravou na podstatně náročnější přesun. Cílem je autonomní silniční cesta dlouhá přibližně deset hodin z oblasti Ženevy do vysoce přesné laboratoře budované na Univerzitě Heinricha Heineho v Düsseldorfu. 7

Pokud se takový převoz podaří, bude možné oddělit dvě dosud úzce propojené činnosti: výrobu antiprotonů v CERN a jejich mimořádně přesné měření ve specializované, stabilnější laboratoři. Současný výsledek nemění dosavadní závěr — proton a antiproton se v mezích dnešních měření shodují — ale otevírá cestu k mnohem přísnějšímu ověření této shody. 17