La collaborazione BASE al CERN ha ottenuto più di un primato nella ricerca sull'antimateria. Per esempio, ha fatto la prima misurazione mai più precisa per l'antimateria che per la materia, ha conservato l'antimateria per un tempo record di oltre un anno, e ha condotto la prima ricerca in laboratorio per un'interazione tra antimateria e una particella candidata per la materia oscura chiamata assione. Ora, il team di BASE sta sviluppando un dispositivo che potrebbe portare la ricerca sull'antimateria a nuovi livelli:una trappola antiprotonica trasportabile per trasportare l'antimateria prodotta dall'Antimatter Decelerator (AD) del CERN in un'altra struttura del CERN o altrove, per misurazioni di antimateria più precise. Queste misurazioni potrebbero scoprire differenze tra materia e antimateria.

Il Big Bang avrebbe dovuto creare uguali quantità di materia e antimateria, eppure l'universo odierno è fatto quasi interamente di materia, quindi deve essere successo qualcosa per creare lo squilibrio. Il Modello Standard della fisica delle particelle prevede una certa differenza tra materia e antimateria, ma questa differenza è insufficiente a spiegare lo squilibrio, spingendo i ricercatori a cercare altri, differenze non ancora viste tra le due forme di materia. Questo è esattamente ciò che stanno cercando di fare i team dietro BASE e altri esperimenti situati nella sala AD del CERN.

BASE, in particolare, studia le proprietà degli antiprotoni, le antiparticelle dei protoni. Prima prende gli antiprotoni prodotti nell'AD, l'unico posto al mondo in cui gli antiprotoni vengono creati quotidianamente, e poi li immagazzina in un dispositivo chiamato trappola di Penning, che mantiene le particelle in posizione con una combinazione di campi elettrici e magnetici. Prossimo, BASE alimenta gli antiprotoni uno per uno in una trappola multi-Penning per misurare due frequenze, da cui si possono dedurre le proprietà degli antiprotoni come il loro momento magnetico e poi confrontarle con quelle dei protoni. Queste frequenze sono la frequenza del ciclotrone, che descrive l'oscillazione di una particella carica in un campo magnetico, e la frequenza di Larmor, che descrive il cosiddetto moto di precessione nella trappola dello spin intrinseco della particella.

Il team BASE ha effettuato misurazioni sempre più precise di queste frequenze, ma la precisione è in definitiva limitata da disturbi esterni al campo magnetico dell'impianto. "La sala AD non è il più calmo degli ambienti magnetici, " dice il portavoce di BASE Stefan Ulmer. "Per avere un'idea, il mio ufficio al CERN è 200 volte più tranquillo della sala AD, " lui dice, sorridente.

Da qui la proposta del team BASE di realizzare una trappola antiprotonica trasportabile per portare gli antiprotoni prodotti nell'AD in un laboratorio di misurazione con un ambiente magnetico più calmo. Il dispositivo, chiamato BASE-STEP e guidato dal vice portavoce di BASE Christian Smorra, consisterà in un sistema Penning-trap all'interno del foro di un magnete superconduttore in grado di resistere alle forze legate al trasporto. Inoltre, avrà un sistema di raffreddamento ad elio liquido, che gli permette di essere trasportato per diverse ore senza bisogno di energia elettrica per mantenerlo fresco. Il sistema Penning-trap sarà caratterizzato da una prima trappola per ricevere e rilasciare gli antiprotoni prodotti nell'AD, e una seconda trappola per immagazzinare gli antiprotoni.

Il dispositivo complessivo sarà lungo 1,9 metri, 0,8 metri di larghezza, 1,6 metri di altezza e al massimo 1000 kg di peso. "Queste dimensioni e peso compatti significano che in linea di principio potremmo caricare la trappola in un piccolo camion o furgone e trasportarla dalla sala AD a un'altra struttura situata al CERN o altrove, per approfondire la nostra comprensione dell'antimateria, "dice Smorra, che ha ricevuto uno European Research Council Starting Grant per condurre il progetto.

Il team BASE ha iniziato a sviluppare i primi componenti del dispositivo e prevede di completarlo nel 2022, decisioni e approvazioni in sospeso. Resta sintonizzato per ulteriori sviluppi.