大爆炸产生了等量的物质和反物质，它们本应相互湮灭，留下一个空荡荡的宇宙。然而，物质幸存下来并主宰着宇宙，而反物质消失了。人们认为，粒子和相应的反粒子之间基本性质的一些未知差异可能是造成这种情况的原因。对反质子基本性质的高精度测量有可能丰富对物质-反物质不对称的理解。这需要反质子的供应。目前，CERN 的反质子减速器 (AD) 是唯一生产和储存反质子的设施。由于加速器产生的磁场波动，无法在 AD 附近进行高精度反质子研究。因此，将反质子从该设施运输到其他实验室势在必行。目前，还没有合适的技术来做到这一点。BASE-STEP 是朝这个方向迈出的一步。它是一种相对紧凑的设备，旨在存储和运输反质子从 CERN 设施到其他地方的实验室，以进行高精度反物质研究。 24 年 2024 月 70 日，BASE-STEP 成功进行了一项技术演示，使用捕获的质子代替反质子。它用卡车在当地运输了 2025 个质子云。这是首次在可重复使用的陷阱中运输松散粒子，也是为其他实验室的实验创建反质子输送服务的重要垫脚石。经过一些程序上的改进，计划在 XNUMX 年运输反质子。
起初，大爆炸产生了等量的物质和反物质。两者的性质相同，只是电荷相反，磁矩也相反。
物质和反物质本应迅速湮灭，留下一个空荡荡的宇宙，但这并没有发生。现在的宇宙完全由物质主导，而反物质消失了。人们认为，基本粒子和它们对应的反粒子之间存在一些未知的差异，这可能导致物质存活，而反物质被消灭，从而导致物质-反物质不对称。
根据粒子物理学标准模型中的 CPT（电荷、宇称和时间反演）对称性，粒子的基本性质应与其对应的反粒子的基本性质相等且部分相反。对粒子及其对应反粒子的基本性质（如质量、电荷、寿命或磁矩）差异进行高精度实验测量有助于理解物质-反物质不对称。这是 欧洲核子研究中心“ 重子 反重子对称实验（BASE）。
BASE 实验旨在研究质子反质子对称性，通过对反质子的特性（如固有磁矩）进行高精度测量，精度达到十亿分之一。下一步是将这些测量值与质子的相应值进行比较。对于固有磁矩，整个过程基于对拉莫尔频率和回旋频率的测量。
目前，CERN 的反质子减速器 (AD) 是唯一定期生产和储存反质子的设施。这些反质子需要在 CERN 的设施中进行研究，但该地点加速器产生的磁场波动限制了反质子特性测量的精度。因此，必须将 AD 生产的反质子运送到其他地方的实验室。但反物质并不容易处理，因为它们在与物质接触时会迅速湮灭。目前，还没有合适的技术将反质子运送到其他地方的实验室，供研究人员进行高精度研究。BASE-STEP（便携式反质子实验中的对称性测试）是朝这个方向迈出的一步。
BASE-STEP 是一种相对紧凑的设备，旨在将反质子从 CERN 设施存储和运输到其他地点的实验室，以进行反物质的高精度研究。它是 BASE 的一个子项目，重约一吨，比原始 BSE 实验小约五倍。
24 年 2024 月 70 日，BASE-STEP 成功进行了一项技术演示，使用捕获的质子代替反质子。它用卡车在当地运输了 2025 个质子云。这是首次在可重复使用的陷阱中运输松散粒子，也是为其他实验室的实验创建反质子输送服务的重要垫脚石。经过一些程序上的改进，反质子的运输计划于 XNUMX 年实现。
PUMA（反质子不稳定物质湮没）是另一项性质相似但目标不同的实验。与 BASE-STEP 一样，PUMA 也涉及准备一个可移动陷阱，将反质子从 CERN 的反质子减速器 (AD) 大厅移动到其 ISOLDE 设施，用于研究奇异的核物理现象。
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参考文献：
- CERN。新闻 – BASE 实验向便携式反物质迈出了一大步。发布于 25 年 2024 月 XNUMX 日。可在以下网址获取 https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-takes-big-step-towards-portable-antimatter
- CERN。BASE-STEP 的技术设计报告。 https://cds.cern.ch/record/2756508/files/SPSC-TDR-007.pdf
- Smorra C. 等人 2023. BASE-STEP：用于基础相互作用研究的可运输反质子储存器。Rev. Sci. Instrum. 94, 113201。16 年 2023 月 XNUMX 日。DOI： https://doi.org/10.1063/5.0155492
- Aumann, T.、Bartmann, W.、Boine-Frankenheim, O. 等人。 PUMA，反质子不稳定物质湮灭。欧元。物理。 J.A 58, 88 (2022)。数字编号： https://doi.org/10.1140/epja/s10050-022-00713-x
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