CERN ขนส่งแอนติโปรตอน 92 อนุภาคสำเร็จ เปิดทางทดสอบสมมาตร CPT ให้แม่นยำขึ้น

ทีม Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE) ของ CERN ทำสิ่งที่ไม่เคยมีมาก่อน: เคลื่อนย้ายแอนติโปรตอนที่ถูกกักเก็บออกจากสภาพแวดล้อมที่ผลิตมัน แล้วนำกลับมาใช้ทำการทดลองได้อีกครั้ง

เมื่อเดือนมีนาคม 2026 นักวิจัยสะสมแอนติโปรตอน 92 อนุภาคไว้ในกับดักเพนนิงแบบไครโอเจนิกที่เคลื่อนย้ายได้ชื่อ BASE-STEP จากนั้นถอดอุปกรณ์ออกจากระบบที่โรงงานปฏิสสารของ CERN บรรทุกขึ้นรถ และทดลองเดินระบบต่อหลังการขนส่งผ่านพื้นที่หลักของ CERN ที่เมแร็ง องค์กรระบุว่านี่เป็นความสำเร็จระดับโลกครั้งแรก 7

ไม่ใช่แค่ “ขนของ” แต่เป็นการรักษาปฏิสสารให้ใช้ต่อได้

ภารกิจนี้ใช้เวลาราว 30 นาที ระยะทางประมาณ 8 กิโลเมตร โดยชุดอุปกรณ์มีน้ำหนักเกือบ 1 ตัน จุดสำคัญไม่ใช่เพียงการพาแอนติโปรตอนเดินทางไปถึงปลายทาง แต่คือหลังจากนั้นทีมยังเก็บและควบคุมอนุภาคเหล่านี้ต่อได้นานกว่าหนึ่งเดือน จึงพิสูจน์ว่า BASE-STEP ทำหน้าที่เสมือนแหล่งสำรองแอนติโปรตอนแบบเคลื่อนที่ได้ ไม่ใช่ภาชนะขนส่งชั่วคราวเท่านั้น 7

การทำเช่นนี้ยากมาก เพราะแอนติโปรตอนจะหายไปทันทีเมื่อสัมผัสสสารปกติ จึงต้องกักมันไว้ในกับดักเพนนิง ซึ่งใช้อาศัยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าควบคุมอนุภาคมีประจุ ภายใต้สภาวะเย็นจัดและเสถียรพอสำหรับงานวัดความเที่ยงตรงสูง 17

เกี่ยวอะไรกับสมมาตร CPT

สมมาตร CPT เป็นหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งคาดการณ์ว่าสสารและปฏิสสารที่เป็นคู่กันควรมีสมบัติสอดคล้องกันอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น โปรตอนและแอนติโปรตอนควรมีมวลเท่ากัน และมีโมเมนต์แม่เหล็กขนาดเท่ากันแต่มีเครื่องหมายตรงข้าม

หากตรวจพบความแตกต่างที่ยืนยันได้ระหว่างสองอนุภาคนี้ นั่นจะหมายถึงการละเมิดสมมาตร CPT และเป็นสัญญาณของฟิสิกส์ที่อยู่นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) 5

BASE เปรียบเทียบสมบัติพื้นฐานของโปรตอนกับแอนติโปรตอนมาแล้ว โดยการวัดอัตราส่วนประจุต่อมวลมีความแม่นยำเชิงเศษส่วนถึง 16 ส่วนในล้านล้านส่วน และยังไม่พบความต่างภายในขอบเขตความไม่แน่นอนของการทดลอง 1

อีกการทดสอบหนึ่งคือการเปรียบเทียบโมเมนต์แม่เหล็ก ซึ่งเป็นข้อมูลคนละด้านแต่ช่วยตรวจสอบ CPT ได้เสริมกัน ปัจจุบันการวัดโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนมีความไม่แน่นอนราว 0.3 ส่วนในพันล้านส่วน ขณะที่แอนติโปรตอนอยู่ที่ราว 1.5 ส่วนในพันล้านส่วน 1 การวัดแอนติโปรตอนยากกว่า เพราะต้องผลิต จับกัก ทำให้เย็น และตรวจวัดภายในสภาพแวดล้อมของเครื่องเร่งอนุภาคที่ยังทำงานอยู่

เหตุใดห้องแล็บที่ “เงียบกว่า” จึงมีความหมาย

การทดลองด้วยกับดักเพนนิงอ่านค่าสมบัติของอนุภาคจากความถี่ของการเคลื่อนที่และการส่ายของสปิน การแกว่งเพียงเล็กน้อยของสนามแม่เหล็ก การสั่นสะเทือน สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า หรือการหยุดชะงักระหว่างวัด ล้วนลดความละเอียดของผลการวัดได้

โรงงานปฏิสสารมีความจำเป็นต่อการสร้างแอนติโปรตอน แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นสถานที่ที่สงบที่สุดสำหรับการวัดต่อเนื่องเป็นเวลานาน BASE-STEP จึงถูกออกแบบให้ขนส่งแอนติโปรตอนไปยังสภาพแวดล้อมแม่เหล็กที่นิ่งกว่า เพื่อใช้ห้องปฏิบัติการเฉพาะทางซึ่งให้ความเสถียรและเวลาวัดแบบไม่ถูกรบกวนได้มากขึ้น 5

ทีม BASE คาดว่ารูปแบบนี้อาจเพิ่มความแม่นยำของการวัดโมเมนต์แม่เหล็กได้อย่างน้อย 100 เท่า หากทำได้จริง การทดสอบ CPT จากโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนและแอนติโปรตอนจะเข้มงวดยิ่งกว่าระดับส่วนในพันล้านส่วนในปัจจุบันมาก อย่างไรก็ดี นี่ยังเป็นศักยภาพที่คาดการณ์ไว้ ไม่ใช่ผลความแม่นยำใหม่ที่เกิดขึ้นแล้วจากการขนส่งครั้งนี้ 7

จุดหมายต่อไป: ดึสเซลดอร์ฟ

การเดินทางภายในวิทยาเขต CERN เป็นขั้นทดสอบก่อนภารกิจที่ใหญ่กว่า นั่นคือการขนส่งแบบอัตโนมัติจากเจนีวาไปยังห้องปฏิบัติการความเที่ยงตรงสูงที่กำลังก่อตั้งขึ้น ณ มหาวิทยาลัยไฮน์ริช ไฮเนอ ดึสเซลดอร์ฟ ในเยอรมนี โดยคาดว่าจะใช้เวลาราว 10 ชั่วโมง 7

หากสำเร็จ นักวิจัยจะสามารถแยกสถานที่สำหรับ “ผลิต” แอนติโปรตอนที่ CERN ออกจากสถานที่สำหรับ “วัด” อย่างละเอียดที่สุดได้ ความสำเร็จในการขนส่ง 92 อนุภาคยังไม่ได้เปลี่ยนข้อสรุปปัจจุบันว่าโปรตอนกับแอนติโปรตอนสอดคล้องกันภายในขีดจำกัดการวัดที่มีอยู่ แต่ได้สร้างเส้นทางเชิงปฏิบัติให้ตรวจสอบความสอดคล้องนั้นได้เข้มงวดกว่าเดิมอย่างมาก 17