图片来源：Pixabay
原作 Chetna Krishna
翻译 王泽凡
编辑 魏潇
早上 8 点整，我准时来到欧洲核子研究中心（CERN）的反物质工厂。
我对反物质的最初印象来自 2009 年的电影《天使与魔鬼》（Angels and Demons）。影片中，反派就是从这个实验室盗走少量反物质，并用一个带有磁场的高科技小罐子进行运输。自我看到汤姆・汉克斯饰演的角色至今已过了 15 年，真正的 CERN 科学家们已将这种虚构的运输方式变为现实。
我来到反物质工厂，是为了见证这一方法的重要测试。
一辆银色奔驰卡车缓缓抵达大楼。科学家们计划用这辆卡车运输一个装置，其中装载着 100 个未结合的或者说 “松散” 的质子。这些松散的质子可作为反物质粒子的合适替代品，因为它们与反质子性质相似，仅仅电荷相反，从而能够模拟反质子在类似装置中的行为。
倘若科学家们今日能够成功无干扰地运输这些质子，就能为2025 年计划完成的反质子运输任务奠定坚实基础。参与重子-反重子对称实验（BASE）的科学家们的长期目标，是建立一项运输服务，把反质子从 CERN 运送到欧洲各地的精密实验室，帮助他们开展反物质研究。CERN 反物质工厂的加速器会产生磁场扰动，这极大地限制了科学家们对反物质进行高精度测量。将反物质粒子送到精密实验室，能让 BASE 团队在更为安静的条件下探索自然的基本对称性，还能将反质子基本特性的测量精度进提升几个数量。
为了使质子彼此分离且不接触容器壁，科学家们利用处于静电势阱中的超导磁体让质子悬浮起来。
“我相当有信心。”BASE 发言人斯特凡・乌尔默（Stefan Ulmer）说道，“如果质子测试成功，我们只需改变势阱的极性。难点在于运输装载超导磁体的设备，而非内部的粒子。”
然而，这里存在一个棘手的问题：系统必须在四小时内完成运输以及在目的地的安装。为了维持使质子悬浮的磁场，超导磁体需要用液氦冷却至 4.2 K（-268.95 ℃），这比地球上的任何事物都要冷得多。如果运输时间过长，磁体冷却系统的液氦将会耗尽，磁场消失，质子便会与物质粒子碰撞并消失。
我到达的时候，马塞尔・莱昂哈特（Marcel Leonhardt）已经工作了一个半小时，而且早上刚刚经历了一场惊吓。他刚到办公室时，以为质子丢了，因为实时监测数据展示出的不是能表明质子完好的下降曲线。“结果是质子只是稍微受热了。” 莱昂哈特说，“粒子没事。”
参与此次运输任务的小组成员 Courtesy of CERN/Chetna Krishna and Marina Cavazza
莱昂哈特是德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学（Heinrich Heine University）的硕士研究生，从事 BASE-STEP 项目。他通过自行开发的系统监测这个“质子箱”内的质子，检查诸如压力、温度及粒子振荡频率等关键参数，所有数据都以图表形式显示在他笔记本电脑屏幕上。
现在，吊起 850 千克重箱子的精细任务拉开帷幕。科学家们需要两台起重机来完成此项工作。“我昨晚做了个噩梦，梦见起重机吊起系统时它在摇晃。” 莱昂哈特说，“上周的测试给了我们信心，但一想到最坏情况我还是睡不着。”
一周前，团队对整个流程里的这一部分进行了测试，所以他们准备充分，不仅有检查清单，还有行车音乐播放列表。
但操作开始一小时后，一切突然停止。紧急警报响起，随后是一分钟的混乱与警告。团队用法语打了些电话。“起重机不动弹了，”参与 BASE 实验的CERN研究科学家芭芭拉·拉塔茨（Barbara Latacz）说。
第二台起重机没有响应。
冷却超导磁体的液氦正在缓慢蒸发，超导磁体的温度每秒都在上升。如果起重机不能正常工作，人们至少需要 30 分钟的宝贵时间让它回到正轨。
技术人员迅速赶来救援，结果发现原来是虚惊一场。大约用了两小时，人们才将箱子从大楼缓慢移到卡车上。
箱子即将装上卡车时，技术人员让我们稍等一下，因为要添加额外的支撑。时间一分一秒地过去，我的心跳也在不断加速。“他们正在锯木板。” 一名技术人员告诉我。
卡车获准出发后，所有人的节奏都加快了。拉塔茨喊道：“快！上车！”
除了司机和 BASE-STEP 负责人克里斯蒂安·斯莫拉（Christian Smorra），我们其他人都冲向两辆汽车，伴随质子箱踏上行程。乌尔默在上车前拍了几张最后的照片。几名博士生和暑期实习生骑自行车跟随。
在车上，莱昂哈特和斯莫拉通过 WhatsApp 保持联系。我们没有播放 BASE 的特别音乐播放列表，因为莱昂哈特、斯莫拉和乌尔默正在交流质子的情况，而拉塔茨则专注地开车。莱昂哈特报告着放在腿上电脑的读数。
“开到 50（km / h），”乌尔默欢呼，“开到 100！”
“你不怕颠簸吗？”我问。
“不怕，它就是为此设计的。”乌尔默说，“我们有坚固可靠的系统来运输质子，以后也能运输反质子。”
平稳行驶约 20 分钟后，莱昂哈特神情转为担忧。“探测器频率变动了，我们失去了粒子信号，”他说。
频率偏移了 400 赫兹，这可能意味着系统升温致使部分质子丢失，或其他十几种情况。运输完成前我们无法确认。
约半小时后，卡车抵达 CERN 场地尽头后掉头，返回反物质工厂。回到起点的我们迎来了关键时刻。团队能否重新连接质子箱？质子是否都还在？
技术人员成功将箱子放回基座，斯莫拉戴上头盔。他登上系统连接 BASE-STEP。莱昂哈特检查最终读数。“所有质子都安然无恙。”他宣布。
团队进入了任务结束的倒计时，并为斯莫拉、莱昂哈特和其他技术人员欢呼，他们将 BASE-STEP 的最后部件插回原位。反物质工厂 BASE 实验的小房间里响起欢快的掌声。质子安全回家了。
“我们成功了，”斯莫拉微笑着说，“我们现在有能力运输势阱中的粒子。质子（运输）成功了，明年运输反质子也能成功。”
未来，团队计划准备一套电池系统，能为超导磁体冷却供电超四小时。他们计划在 CERN 场地内练习运输反物质，之后开启更长距离的任务，如从瑞士日内瓦到德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学。这段前往乌尔默、斯莫拉、莱昂哈特及 BASE 团队许多成员的母校的车程，将达到 12 小时。
原文链接：
https://www.symmetrymagazine.org/article/antimatter-on-wheels
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