Il Deceleratore di Antiprotoni (AD) è una macchina unica che produce antiprotoni a bassa energia per studi sull’antimateria, e “crea” antiatomi.
Un fascio di protoni proveniente dal PS (Proton Synchrotron) viene sparato in un blocco di metallo. Queste collisioni creano una moltitudine di particelle secondarie, tra cui molti antiprotoni. Questi antiprotoni hanno troppa energia per essere utili per fare antiatomi. Hanno anche energie diverse e si muovono in modo casuale in tutte le direzioni. Il lavoro dell’AD è quello di domare queste particelle indisciplinate e trasformarle in un utile fascio a bassa energia che può essere utilizzato per produrre antimateria.
Gli antiprotoni, che emergono dal blocco con angoli divergenti, vengono concentrati prima di raggiungere l’AD. Solo una frazione di essi ha l’energia giusta per essere iniettata e immagazzinata nell’AD.
L’AD è un anello composto da magneti di piegatura e focalizzazione che mantengono gli antiprotoni sulla stessa traccia, mentre forti campi elettrici li rallentano. La diffusione dell’energia degli antiprotoni e la loro deviazione dalla loro traccia è ridotta da una tecnica nota come “raffreddamento”. Gli antiprotoni sono sottoposti a diversi cicli di raffreddamento e decelerazione fino a quando sono rallentati a circa un decimo della velocità della luce.
Un anello di decelerazione più recente, ELENA (Extra Low ENergy Antiproton), è ora accoppiato con l’AD. Questo sincrotrone, con una circonferenza di 30 metri, rallenta ancora di più gli antiprotoni, riducendo la loro energia di un fattore 50, da 5,3 MeV a soli 0,1 MeV. Un sistema di raffreddamento degli elettroni aumenta anche la densità del fascio. Con ELENA, il numero di antiprotoni che possono essere intrappolati aumenta di un fattore da 10 a 100, migliorando l’efficienza degli esperimenti e aprendo la strada a nuovi esperimenti.
Installato nel 2000, l’AD ha fatto notizia nel 2002 quando un gran numero di atomi di antiidrogeno sono stati prodotti per la prima volta. I primi tentativi sono stati fatti per conservare gli antiatomi per un tempo abbastanza lungo da poterne misurare le caratteristiche. Nel 2011, un esperimento ha annunciato di aver prodotto e intrappolato atomi di antiidrogeno per sedici minuti, un tempo sufficiente per poter studiare le loro proprietà in dettaglio. L’anno seguente è stata pubblicata la prima misura dello spettro dell’antiidrogeno. Dal 2010, gli esperimenti AD hanno pubblicato numerose misurazioni delle caratteristiche dell’antimateria, confrontandole con quelle della materia.
Oggi AD ed ELENA servono diversi esperimenti che stanno studiando l’antimateria e le sue proprietà: AEGIS, ALPHA, ASACUSA, BASE e GBAR. Mentre ATRAP e ACE hanno ormai completato i loro esperimenti.
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