Am 23. März 2026 transportierten Wissenschaftler des BASE-Experiments am CERN eine Falle mit 92 Antiprotonen über das Hauptgelände des Labors. Dies war der erste erfolgreiche LKW-Transport von gefangener Antimaterie am CERN. Die mobile Kryofalle blieb während und nach dem Transport funktionsfähig und demonstrierte damit, dass Antiprotonen für zukünftige hochpräzise Messungen in rauschärmeren Laboren transportiert werden können.
Ein Team des Baryon-Antibaryon-Symmetrie-Experiments (BASE) am CERN transportierte am 23. März erfolgreich eine Falle mit Antiprotonen über das Hauptgelände des Labors und demonstrierte damit zum ersten Mal, dass Antimaterie in einem kontrollierten und funktionsfähigen Zustand außerhalb einer festen experimentellen Anlage bewegt werden kann.
Forscher sammelten eine Wolke aus 92 Antiprotonen in einer tragbaren kryogenen Penning-Falle, trennten das System von der Versuchsanlage und transportierten es unter Beibehaltung stabiler Einschlussbedingungen per LKW. Das Gerät funktionierte nach dem Transport weiter und bestätigte so die Integrität des Systems unter realen Bewegungsbedingungen.
Antimaterie annihiliert beim Kontakt mit gewöhnlicher Materie, daher müssen Antiprotonen mithilfe elektrischer und magnetischer Felder in einem nahezu perfekten Vakuum eingeschlossen werden. Das BASE-STEP-System nutzt einen supraleitenden Magneten, kryogene Kühlung mit flüssigem Helium und eine Penning-Falle, um die Teilchen zu isolieren.
Für zukünftige Ferntransporte müsste der supraleitende Magnet laut CERN unterhalb von 8,2 K, also etwa −265 °C (−445 °F), bleiben, um die Supraleitung und die Stabilität der Fallen zu erhalten.
Die transportierte Apparatur hat eine Masse von ca. 1000 kg und ist so konstruiert, dass sie mechanischen Belastungen wie Vibrationen während des Transports standhält. Dank ihrer kompakten Bauweise kann sie durch Standardlaboreinrichtungen transportiert werden und gewährleistet gleichzeitig die erforderlichen Umgebungsbedingungen für die Antimaterielagerung.
Das Experiment befasst sich mit einer zentralen Einschränkung der Antimateriefabrik am CERN, wo Magnetfeldfluktuationen in der Größenordnung von 10⁻⁹ Tesla die Messgenauigkeit begrenzen. Stefan Ulmer, Sprecher der BASE-Kollaboration, erklärte, dass diese Fluktuationen zwar etwa 20.000-mal schwächer als das Erdmagnetfeld seien, aber dennoch ausreichten, um hochpräzise Messungen der Eigenschaften von Antiprotonen zu beeinflussen.
Da die Antimateriefabrik des CERN der einzige Ort auf der Welt ist, an dem Antiprotonen erzeugt, gelagert und untersucht werden können, entwickelte die Kollaboration BASE-STEP, um sie in spezielle, rauscharme Labore zu verlagern.
Der erfolgreiche Transport ist die erste operative Validierung dieses Ansatzes und unterstützt zukünftige Pläne zur Lieferung von Antiprotonen an Einrichtungen, darunter die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und die Leibniz-Universität Hannover.
Die Aufrechterhaltung kryogener Bedingungen während längerer Transporte stellt weiterhin eine technische Herausforderung dar. Projektleiter Christian Smorra vom BASE-STEP-Projekt merkte an, dass die Gewährleistung stabiler Temperaturen unter −265 °C (−445 °F) über mindestens achtstündige Reisen eine kontinuierliche Kühlung mit flüssigem Helium und eine Bordstromversorgung für einen Kryokühler erfordert. Er fügte hinzu, dass der Transfer von Antiprotonen am Zielort ohne Annihilation die größte operative Herausforderung darstellt.
Die BASE-Kollaboration konzentriert sich auf hochpräzise Vergleiche zwischen Protonen und Antiprotonen, insbesondere auf die Messung magnetischer Momente und Ladungs-Masse-Verhältnisse. Diese Messungen überprüfen die CPT-Symmetrie, ein Prinzip des Standardmodells der Teilchenphysik, das identische, aber entgegengesetzte Eigenschaften von Materie und Antimaterie vorhersagt. Jede Abweichung von dieser Symmetrie könnte Aufschluss über das beobachtete Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie im Universum geben.
Mit Hilfe eines Systems aus vier Penning-Fallen wurde im Experiment eine Messgenauigkeit von 1,5 Teilen pro Milliarde für magnetische Momente und 16 Teilen pro Billion für Ladungs-Masse-Verhältnisse erreicht.
Die Anlage umfasst spezielle Fallen für die Spin-Zustands-Erkennung, präzise Frequenzmessungen, die Kühlung von Teilchen auf quantenlimitierte Temperaturen und die Langzeitspeicherung von Antiprotonen, wobei das Team zuvor bereits einen rekordverdächtigen Einschluss von bis zu 600 Tagen demonstriert hat.
Das Team hat in den letzten Jahren rasante Fortschritte erzielt, darunter die Entwicklung verbesserter Kühltechniken im Jahr 2024. Im Jahr 2025 demonstrierten sie die kohärente Quantenübergangsspektroskopie mit einem einzelnen Antiprotonenspin und konnten die Kohärenz 50 Sekunden lang aufrechterhalten. Dieses System fungiert als erstes Antimaterie-Quantenbit und hat das Potenzial, die Messgenauigkeit um mindestens zwei Größenordnungen zu erhöhen.
Der Direktor für Forschung und Informatik am CERN, Gautier Hamel de Monchenault, sagte, der Transport von Antimaterie stelle einen bedeutenden Meilenstein dar und markiere den Beginn einer neuen Phase in der experimentellen Physik, die darauf abziele, das Verständnis fundamentaler Teilcheneigenschaften zu verbessern.
Der erfolgreiche Transport von Antiprotonen schafft eine technische Grundlage für die verteilte Antimaterieforschung und stellt einen Übergang von festen experimentellen Systemen zu mobilen, hochpräzisen Messplattformen dar.
Die BASE-Kollaboration konzentriert sich auf hochpräzise Vergleiche zwischen Protonen und Antiprotonen, insbesondere auf die Messung magnetischer Momente und Ladungs-Masse-Verhältnisse. Diese Messungen überprüfen die CPT-Symmetrie, ein Prinzip des Standardmodells der Teilchenphysik, das identische, aber entgegengesetzte Eigenschaften von Materie und Antimaterie vorhersagt. Jede Abweichung von dieser Symmetrie könnte Aufschluss über das beobachtete Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie im Universum geben.
Mit Hilfe eines Systems aus vier Penning-Fallen wurde im Experiment eine Messgenauigkeit von 1,5 Teilen pro Milliarde für magnetische Momente und 16 Teilen pro Billion für Ladungs-Masse-Verhältnisse erreicht.
Die Anlage umfasst spezielle Fallen für die Spin-Zustands-Erkennung, präzise Frequenzmessungen, die Kühlung von Teilchen auf quantenlimitierte Temperaturen und die Langzeitspeicherung von Antiprotonen, wobei das Team zuvor bereits einen rekordverdächtigen Einschluss von bis zu 600 Tagen demonstriert hat.
Das Team hat in den letzten Jahren rasante Fortschritte erzielt, darunter die Entwicklung verbesserter Kühltechniken im Jahr 2024. Im Jahr 2025 demonstrierten sie die kohärente Quantenübergangsspektroskopie mit einem einzelnen Antiprotonenspin und konnten die Kohärenz 50 Sekunden lang aufrechterhalten. Dieses System fungiert als erstes Antimaterie-Quantenbit und hat das Potenzial, die Messgenauigkeit um mindestens zwei Größenordnungen zu erhöhen.
Der Direktor für Forschung und Informatik am CERN, Gautier Hamel de Monchenault, sagte, der Transport von Antimaterie stelle einen bedeutenden Meilenstein dar und markiere den Beginn einer neuen Phase in der experimentellen Physik, die darauf abziele, das Verständnis fundamentaler Teilcheneigenschaften zu verbessern.
Der erfolgreiche Transport von Antiprotonen schafft eine technische Grundlage für die verteilte Antimaterieforschung und stellt einen Übergang von festen experimentellen Systemen zu mobilen, hochpräzisen Messplattformen dar.
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