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为突破 CERN 反物质工厂（AMF）内磁场波动对质子 / 反质子高精度测量的限制，研究人员利用可移动超导 Penning 阱 BASE-STEP 系统，成功实现质子云从 AMF 的无损运输，验证了向低噪声实验室转移粒子的可行性，为 CPT 对称性检验等研究奠定基础。
在粒子物理学的标准模型（SM）中，电荷 - 宇称 - 时间（CPT）不变性是一项基础对称性，而利用低能反质子开展的精密测量，是检验这一性质的关键手段。目前，相关实验大多在欧洲核子研究组织（CERN）的反物质工厂（AMF）内进行，然而，AMF 中反质子减速器和同步加速器运行时产生的磁场波动，严重制约了测量精度的提升。例如，在低温 Penning 阱实验中，对质子和反质子磁矩、荷质比的测量，会因磁场噪声（B?波动）导致频率测量偏差，当前最精确的重子 sector CPT 检验（荷质比精度达 1.6×10?11）也受此限制。因此，将反质子转移至外部低噪声实验室进行测量，成为突破精度瓶颈的关键方向。
为解决这一问题，德国杜塞尔多夫海因里希?海涅大学、日本理化学研究所（RIKEN）等机构的研究人员，开展了反质子从 AMF 向专用精密实验室的运输研究。他们的目标是验证粒子运输的可行性，以实现不受加速器干扰的高精度测量。该研究成果发表在《Nature》上，为反物质物理研究开辟了新路径。
研究主要采用可移动超导 Penning 阱系统 BASE-STEP，该系统具备自主运行、低温维持和粒子转移能力：
陷阱结构：由镀金无氧高导铜电极构成，通过施加电压形成四极静电势存储粒子，搭配超导成像电流检测系统实时监测粒子轴向频率（v_z）。
运输配置：集成于 850-900 kg 的运输框架，包含 30 L 液氦（LHe）储罐、不间断电源（UPS）电池组，可在无外部电源下自主运行 4 小时，磁场强度可从 1 T 降至 136 mT 以降低运输风险。
转移流程：通过起重机和卡车组合运输，利用全球定位系统（GPS）记录路径，传感器实时监测温度、加速度和液氦水平，确保运输过程中粒子状态稳定。
质子云无损运输验证
研究人员在 AMF 内将约 105 个质子加载至 BASE-STEP 陷阱，降低磁场至 136 mT 后，通过起重机和卡车将陷阱系统运输至 CERN Meyrin 园区内 3.72 公里外的地点，全程自主运行 4 小时。运输前后通过检测粒子轴向频率对应的 dip 宽度（Δν），发现质子数量从 105 (2) 变为 104 (2)，证实运输过程无显著粒子损失，且未检测到粒子加热迹象。
系统自主运行与环境适应性
运输过程中，液氦储罐和 UPS 电池支持系统独立运行，磁体温度在脉冲管冷却器重启时出现 7.1 K 和 6.4 K 的峰值，但通过液氦排气热交换器和加热器调控，未导致超导磁体失超。加速度监测显示，最大加速度为 7.7 ms?2（拖车过程），磁场波动在可接受范围内，验证了系统在复杂运输环境中的稳定性。
粒子操控与分离能力展示
返回实验区后，研究人员通过电压斜坡将质子云分离，模拟向接收实验的粒子注入过程，成功将粒子分离至单质子级别并 eject。该操作降低了转移过程中整个粒子储库丢失的风险，为离线反质子实验的实际应用提供了关键技术验证。
本研究首次实现了反质子在开放 Penning 阱中的长距离无损运输，验证了利用可移动陷阱系统将粒子从 AMF 转移至低噪声实验室的可行性。这一成果突破了加速器环境对测量精度的限制，为未来反质子、反氢离子（H+）、反氢分子离子（H2?）及高电荷态离子（如 Pb?1?、U?1?）的高精度测量奠定了基础。
通过将反质子运输至专用实验室（如德国杜塞尔多夫正在建设的 Penning 阱系统），预计 CPT 检验精度可提升 100 倍以上，有助于探索标准模型的局限性，揭示暗物质本质和宇宙重子不对称性等重大科学问题。此外，运输技术的成熟还将推动多实验室并行测量，促进反物质物理研究的规模化发展。未来，结合永久磁体陷阱等低成本方案，该技术有望进一步普及，开启带电反物质系统精密研究的新时代。
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