Der Antiprotonenverzögerer (AD) ist eine einzigartige Maschine, die niederenergetische Antiprotonen für Studien über Antimaterie erzeugt und Antiatome „erschafft“.
Ein Protonenstrahl aus dem PS (Protonen-Synchrotron) wird auf einen Metallblock geschossen. Diese Kollisionen erzeugen eine Vielzahl von Sekundärteilchen, darunter viele Antiprotonen. Diese Antiprotonen haben zu viel Energie, um für die Herstellung von Antiatomen nützlich zu sein. Außerdem haben sie unterschiedliche Energien und bewegen sich wahllos in alle Richtungen. Die Aufgabe des AD besteht darin, diese widerspenstigen Teilchen zu zähmen und sie in einen nützlichen Strahl mit niedriger Energie zu verwandeln, der zur Herstellung von Antimaterie verwendet werden kann.
Die Antiprotonen, die in divergierenden Winkeln aus dem Block austreten, werden gebündelt, bevor sie das AD erreichen. Nur ein Bruchteil von ihnen hat die richtige Energie, um in das AD eingespeist und dort gespeichert zu werden.
Das AD ist ein Ring aus Biege- und Fokussierungsmagneten, die die Antiprotonen auf derselben Bahn halten, während starke elektrische Felder sie abbremsen. Die Energiespreizung der Antiprotonen und ihre Abweichung von der Bahn werden durch eine Technik reduziert, die als „Kühlung“ bezeichnet wird. Die Antiprotonen werden mehreren Zyklen der Abkühlung und Abbremsung unterzogen, bis sie auf etwa ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit abgebremst sind.
Ein neuerer Abbremsring, ELENA (Extra Low ENergy Antiproton), ist jetzt mit dem AD gekoppelt. Dieses Synchrotron mit einem Umfang von 30 Metern bremst die Antiprotonen noch stärker ab und reduziert ihre Energie um den Faktor 50, von 5,3 MeV auf nur 0,1 MeV. Ein Elektronenkühlsystem erhöht zudem die Strahldichte. Mit ELENA erhöht sich die Zahl der einfangbaren Antiprotonen um den Faktor 10 bis 100, was die Effizienz der Experimente verbessert und den Weg für neue Experimente ebnet.
Das im Jahr 2000 installierte AD sorgte 2002 für Schlagzeilen, als zum ersten Mal eine große Zahl von Antiwasserstoffatomen erzeugt wurde. Es wurden erste Versuche unternommen, Antiatome lange genug zu speichern, um ihre Eigenschaften zu messen. Im Jahr 2011 gab ein Experiment bekannt, dass es Anti-Wasserstoff-Atome erzeugt und sechzehn Minuten lang eingefangen hatte, was lange genug war, um ihre Eigenschaften im Detail zu untersuchen. Im folgenden Jahr wurde die erste Messung des Antiwasserstoffspektrums veröffentlicht. Seit 2010 haben die AD-Experimente zahlreiche Messungen der Eigenschaften von Antimaterie veröffentlicht und sie mit denen von Materie verglichen.
Zurzeit dienen AD und ELENA mehreren Experimenten, die Antimaterie und ihre Eigenschaften untersuchen: AEGIS, ALPHA, ASACUSA, BASE und GBAR. ATRAP und ACE haben ihre Experimente inzwischen abgeschlossen.