Vrachtwagen maakt eerste geslaagde rit met antimaterie aan boord

Dinsdag reed een vrachtwagen met een bijzondere lading zo’n vier kilometer over het terrein van CERN, het Europees centrum voor deeltjesfysica bij Genève. Aan boord was een container met bijna honderd antideeltjes. Daarmee is het het eerste antimaterietransport. „Het is een waanzinnige prestatie”, zegt deeltjesfysicus Niels Tuning, van het Nederlandse onderzoeksinstituut Nikhef.

De lading bestond uit 92 antiprotonen. Dit zijn de antimateriële tegenhangers van protonen, die je vindt in atoomkernen. Antideeltjes hebben eigenschappen die precies tegengesteld zijn aan hun materie-broertjes. Zo zijn antiprotonen even zwaar als protonen, maar hebben ze een negatieve lading in plaats van een positieve. Fysici zijn hierin geïnteresseerd vanwege een van de grote onopgeloste vragen uit de natuurkunde: waarom bestaat het universum uit materie terwijl er volgens de natuurwetten bij de oerknal evenveel antimaterie ontstond? 

Door antideeltjes in detail te bestuderen hopen fysici verschillen met materie te ontdekken die zouden kunnen verklaren waarom antimaterie verdween en materie achterbleef. Dit is geen eenvoudig onderzoek. Antimateriedeeltjes ontstaan dagelijks bij natuurlijke processen, zoals radioactief verval en bliksem, maar ze verdwijnen meestal snel. Zodra ze in contact komt met gewone materiedeeltjes vernietigen ze elkaar en blijft er enkel een plofje energie over.

Daarom produceren fysici gecontroleerd antiprotonen bij CERN door versnelde protonen van een nabijgelegen deeltjesversneller op een blok metaal te botsen. Daarbij ontstaan antiprotonen die ze vervolgens vertragen en vangen om ze te bestuderen.

Maar de metingen bij de antimaterie-productiefaciliteit hebben hun beperkingen. „In die hal heb je te maken met elektrische en magnetische velden van andere apparatuur. Die verstoren de nauwkeurige experimenten die nodig zijn. Daarom moeten ze ergens anders heen”, vertelt Tuning. Antimaterie kunnen vervoeren, heeft meer voordelen. CERN kan dan antimaterie gaan leveren aan andere Europese natuurkundelabs met technologie voor aanvullend onderzoek.

Antideeltjes transporteren is ongelooflijk lastig, omdat ze bij het minste contact met gewone materie verdwijnen in een plofje energie. „Je moet ze bewaren in een ultrahoog vacuüm en je moet ze kunnen vasthouden zonder ze fysiek vast te pakken. Dat kan alleen door ze te vangen in een kooi van magneetvelden”, legt Tuning uit.

De vrachtwagen waarmee de 92 antiprotonen zijn rondgereden.

Foto Fabrice Coffrini/AFP

Voor het vervoer is daarom een apparaat gebouwd met een vacuümruimte, een supergeleidende magneet en een complex koelsysteem voor de magneet. Ook is er een accu nodig voor de energievoorziening. Het geheel weegt ongeveer een ton. Nadat de 92 antiprotonen veilig in dit apparaat waren gestopt, keken fysici afgelopen dinsdag gespannen toe hoe het ding uiterst traag en behoedzaam in de vrachtwagen werd geplaatst. Vervolgens maakten de ingesnoerde antiprotonen hun eerste ritje, met een omweg om zo min mogelijk hobbels tegen te komen. Eenmaal gearriveerd bleken alle 92 antideeltjes de tocht overleefd te hebben. Het eerste antimaterietransport was een succes. Tunning: „Het is echt een technisch hoogstandje, zowel het maken en vangen van antiprotonen als dit transport.”