Le décélérateur d’antiprotons (AD) est une machine unique qui produit des antiprotons de basse énergie pour les études sur l’antimatière, et « crée » des antiatomes.
Un faisceau de protons provenant du PS (Synchrotron à protons) est tiré sur un bloc de métal. Ces collisions créent une multitude de particules secondaires, dont beaucoup d’antiprotons. Ces antiprotons ont trop d’énergie pour être utiles à la fabrication d’antiatomes. Ils ont également des énergies différentes et se déplacent de façon aléatoire dans toutes les directions. Le travail de l’AD est de dompter ces particules indisciplinées et de les transformer en un faisceau utile de faible énergie qui peut être utilisé pour produire de l’antimatière.
Les antiprotons, qui émergent du bloc à des angles divergents, sont focalisés avant d’atteindre l’AD. Seule une fraction d’entre eux a la bonne énergie pour être injectée et stockée dans l’AD.
L’AD est un anneau composé d’aimants de courbure et de focalisation qui maintiennent les antiprotons sur la même trajectoire, tandis que de puissants champs électriques les ralentissent. La dispersion de l’énergie des antiprotons et leur déviation de leur trajectoire sont réduites par une technique dite de « refroidissement ». Les antiprotons sont soumis à plusieurs cycles de refroidissement et de décélération jusqu’à ce qu’ils soient ralentis à environ un dixième de la vitesse de la lumière.
Un anneau de décélération plus récent, ELENA (Extra Low ENergy Antiproton), est maintenant couplé à l’AD. Ce synchrotron, d’une circonférence de 30 mètres, ralentit encore plus les antiprotons, réduisant leur énergie d’un facteur 50, de 5,3 MeV à seulement 0,1 MeV. Un système de refroidissement des électrons permet également d’augmenter la densité du faisceau. Avec ELENA, le nombre d’antiprotons pouvant être piégés augmente d’un facteur 10 à 100, améliorant l’efficacité des expériences et ouvrant la voie à de nouvelles expériences.
Installé en 2000, l’AD a fait la une des journaux en 2002 lorsqu’un grand nombre d’atomes d’antihydrogène ont été produits pour la première fois. Les premières tentatives ont été faites pour stocker les antiatomes pendant un temps suffisamment long pour pouvoir mesurer leurs caractéristiques. En 2011, une expérience a annoncé qu’elle avait produit et piégé des atomes d’antihydrogène pendant seize minutes, ce qui était suffisamment long pour pouvoir étudier leurs propriétés en détail. L’année suivante, la première mesure du spectre de l’antihydrogène a été publiée. Depuis 2010, les expériences AD ont publié de nombreuses mesures des caractéristiques de l’antimatière, les comparant à celles de la matière.
En ce moment, l’AD et ELENA servent plusieurs expériences qui étudient l’antimatière et ses propriétés : AEGIS, ALPHA, ASACUSA, BASE et GBAR. Alors que ATRAP et ACE ont maintenant terminé leurs expériences.