CERN、ヨーロッパ全土への反物質輸送の準備を進める

371日前原文(arstechnica.com)

概要

CERNは 反物質の研究 を進めるため、専用の 輸送コンテナ を開発
反物質の 精密測定 は、既存設備の 磁場ノイズ で制限されていた
新コンテナにより、反物質の 移動・輸送 が可能に
特殊な 真空・超伝導・電源管理 技術を搭載
ヨーロッパ各地の研究所での 共同研究 が期待される

CERNによる反物質輸送コンテナ開発

反物質研究の課題

地球上には 物質が圧倒的に多く、生成された反物質は短命となることが多いことを確認
反物質の 長時間観測 や 精密測定 は技術的に困難であることを認識
CERNは 反物質生成・捕獲施設 を設置し、 反原子レベル での研究を推進すること

測定精度の制限要因

反物質捕獲用の 電磁装置 が 外部磁場ノイズ を発生させることを確認
このノイズが 測定精度の低下 を招き、研究の限界となっていることを認識
反物質を 生成場所から離す ことで、 ノイズの影響低減 を図る提案

反物質輸送コンテナの設計

コンテナは 全長2メートル、専用の 接続部 で既存施設のビームと接続すること
超伝導磁石 で覆われた捕獲領域を設置し、反物質を安全に閉じ込めること
極限の真空環境 と 超伝導材 による磁場生成を維持すること
液体ヘリウム による冷却と 大容量バッテリー による電源供給を確保すること
全体を 金属フレーム で保護し、 クレーンでの移動 が可能な構造とすること

今後の展望と意義

新コンテナにより、反物質を ヨーロッパ各地の研究所 へ輸送し、 共同研究 を可能にすること
既存施設の 磁場ノイズから解放 された環境で、 高精度測定 を実現すること
反物質の 基礎物理学研究 や 新技術開発 への貢献を期待すること

Hackerたちの意見

先週、CERNの反物質工場を訪れる機会があって、まるでクリスマスの日の子供みたいな気分だったよ。ほんの数ピコグラムの反物質を生産するために必要な超先進的な技術は本当にすごい。何百キロも離れた場所に送ることを考えているなんて、驚きだね。

└

それはすごいね。妻と一緒にCERNを訪れようかとも考えてるんだ。気になるんだけど、訪問の中で特に印象に残った部分はどこだった？前にチェックしたとき、ツアーの待機リストがかなり長かった気がする。

└

以前にも言われてたけど、CERNの写真って、配線や磁石、一般的な電子機器の巨大な山にしか見えないんだよね。だから、みんなが君みたいに反応する理由がよくわからない。実際に見るのと写真で見るのとで違うの？僕にとっては、トカマク核融合炉やロケット、SpaceXの発射場の外にある巨大な配管の山とかの方がずっとクールに感じる。

└

あの建物でいくつかのキットをデザインしたんだ！(具体的にはアルファG実験用)めっちゃ誇りに思ってるよ。

└

そういえば、あれが一般公開されてるなんて考えたことなかったな。とりあえずバケットリストに追加しといた。科学のことは人気の科学のまとめくらいしか知らないけど、めっちゃ面白いよね。

└

ほんと、数ピコグラムの反物質を作るために必要な信じられないほど進んだ技術はすごいよね。それに、低い「投資回収率」のせいで必要な粘り強さも驚くべきものだ。この記事からリンクされてた別の記事にはこう書いてあった：> 著者たちは38件の認証可能な反水素イベントを得るために、1000万の陽電子と7億の反陽子を混ぜなきゃいけなかったって。

反物質の containment device の写真がないのはどうして？ちゃんとSFっぽい見た目だといいな。

└

[死んでる]

└

そうでもないよ。https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-take... かっこいい新しいハザードプレートもないし。

反物質実験の中で最も興味深いのは、もし反物質が何らかの形で60%の重力しか感じないことが示されたら、それは大きなことになるってことだよ。（以前の反物質の重力測定結果では、反重力は持っていないけど、重力が少ないように感じるみたいだ。専用のフォローアップ実験で、反物質が本当に重力を少なく感じるのか、より良い測定ができると思う。）

└

これはすでに解決されたんじゃなかったっけ？重力は同じように感じてるんじゃないの？

└

反物質に反重力があったら、超SFだよね。

└

それは間違ってるよ。ALPHA-gによる反物質の重力の唯一の測定結果は、実験の不確実性の範囲内で通常の物質との違いがなかったんだ。[1] それは驚くことじゃないよ、だって違いがあったらエネルギー保存の法則に違反しちゃうから。[1] https://www.nature.com/articles/s41586-023-06527-1

もし事故が起きたら、爆風半径はどのくらいになるんだろう？

└

彼らは粒子を動かしてるだけだよ。大きな塊じゃなくてね。「爆風半径」なんて容器の外には広がらないから、今日はバチカンの上でヘリコプターが爆発することはないよ。

└

各反陽子の消滅で0.3 nJが放出されるんだ。だから、約100個の反陽子だと30 nJになって、これはTNTの7ピコグラムに相当するよ。

└

専門家じゃないけど、E=MC²だから、動かしてる物の重さに光の速さの二乗を掛ければ、完璧に変換できたと仮定した場合のエネルギー量が出るよね。ただ、どれだけの物質を動かしたかは書いてないけど。もしちょうど1グラムでお互いキャンセルし合ったら（クオラの回答によると、AIは信じないけどランダムなネットのコメントは大丈夫笑）、2グラムの質量がエネルギーに変わって、180テラジュール、つまり約43キロトンになる。これは広島の爆弾3発分くらいだね。それをhttps://nuclearsecrecy.com/nukemap/に入れると、窓を壊す力の爆風半径は5.79キロメートル、影響を受ける面積はちょうど100平方キロメートルを超えるよ。

└

あなたの体は、反物質のこのバッチを直接体内に導入した場合に受けるよりも、毎日はるかに多くの電離放射線にさらされてるよ。毎日の生活で起こることについては、こんな記事をチェックしてみてね： https://en.wikipedia.org/wiki/Air_shower_%28physics%29

なんでかわからないけど、反物質が「時速40キロ以上に達した」って言ってたのが面白かったな。生成時の速度がどのくらいかはわからないけど（ここには詳しい人がいるだろうし）、それに比べたらめっちゃ遅く感じるだろうね。

└

反陽子はすごく速いけど、陽電子を捕まえないと反物質の水素原子にはならないんだよね。これは反陽子が減速した後に起こるんだ。

└

要するに、コンテイメント装置を積んだバンが時速40マイルで走ったってことは、その装置がちょっと揺れても大丈夫だってことを示してるんだ。ただ、このテストでは普通の陽子しか入ってなかったけどね。目的は、バンの中で40マイルの旅をした後に陽子がまだ残ってるかどうかを確認することだったんだ。

└

「反物質を時速40キロ以上に加速させた！」「なんてこった、どんな技術を使ったんだ？」「DAF LF 180だよ。」実際にどのメーカーやモデルを使ったのかは全然わからないけど、論文の材料と方法のセクションにそれが書かれてないのには驚いた。ニュースの記事には、小さな剛性のトラックの写真が載ってるよ： https://home.cern/news/news/experiments/base-experiment-take...

└

創造の時点での速度がわからないそれは光の速度だよ。正確には光の速度じゃないけど、0.999...のようにいくつかの9が続く感じ。

あなたの反物質は、追加の対象粒子を10,000,000ドルまで購入すれば送料無料になります - もしくはデフォルトの配送を選んで（容器は使わず、あなたの近くに自発的な仮想量子粒子を待つ）おおよその配達日は西暦32,345年7月23日です。

「ポータブル反物質コンテイメントがここにあって、徐々に良くなってきてる。」なんて友達に書くとは思わなかったけど、今書いちゃった。

ドイツのデュッセルドルフに施設が建設中で… [そして輸送] どうやら、動かすためには液体ヘリウムの供給が必要なだけみたい。この「ただ」ってのは「ただ」じゃないよね！私の理解では、ヘリウムの在庫が少ないから、実験に大きな量を使うのは技術的な決定だけじゃなくて政治的な決定でもあるはずだよ。

└

ヘリウムの大部分は天然ガスから分離せずに放出してるから、ヘリウムの「不足」はまだ大げさだと思う。無駄にするべきじゃないけど、ヘリウムについての悲観的な話は信じられない。基本的に、ほとんどのガス井にはヘリウムが含まれてるし、ガス井がなくなることはないから、取り出すのにちょっとお金がかかるだけなんだ。理想的な井戸よりもヘリウムの割合が少し低いからね。

これを読むとすごく嬉しくなる！たとえそれ自体が最大の科学ニュースではないかもしれないけど、反物質についてはずっと知ってるし、まだほんの数個の原子の話をしてるだけなんだけど、人々が実際に反物質を扱ってトラックで運ぶまでになってるっていうニュースは、まるでSFが現実になってるみたいに感じるんだ。

└

その通り！これはワープドライブ工場に送る前の前提条件に過ぎないよ。今、頭の中にあるのは、そんな感じのSFだね。こういうニュースを見ると、私も楽観的になっちゃうよ！

これについて調べてみたら、1993年に似たようなことが行われたことがわかった： https://cfp.physics.northwestern.edu/documents/Transport.pdf 彼らはトラップを作って、テスト用に電子を詰め込んで、カリフォルニアのマルティネスからマサチューセッツのケンブリッジまで5000マイル運転したんだ。ロッキー山脈を越えた後に予期しないトラブルがあったって言ってて、降下中に大気圧が徐々に上がってヘリウムの蒸発率が下がり、ヘリウムの排出流量が減って湿った空気が排気管を通って戻ってきて氷がたまることになったんだ。彼らは詰まりを解消したけど、その際に電子を失っちゃったらしい！反陽子でその旅を繰り返すことはなかったと思うけど、CERNの配送チームはその経験から学んで、アルプスから降りるときに同じようなトラブルに遭わないことを願ってるよ。

└

ヘリウムはまだ課題を抱えてるみたいだね： > ...トラックの速度の変化が液体ヘリウムに乱流を引き起こし、その存在の測定が信頼できなくなった。システムが再接続された時には、レベルが最大の約75パーセントから30パーセントに落ちていて、液体ヘリウムが輸送の鍵となる制限要因であることを示唆している。これはCERNキャンパス周辺のたった4kmの距離でのことだった。

ハクソク