CERN Gyorsuló tudomány

Az antiproton-lassító (AD) egy egyedülálló gép, amely alacsony energiájú antiprotonokat állít elő az antianyag tanulmányozásához, és antiatomokat “hoz létre”.

A PS-ből (proton-szinkrotron) érkező protonnyalábot egy fémtömbbe lövik. Ezek az ütközések másodlagos részecskék sokaságát hozzák létre, köztük rengeteg antiprotont. Ezeknek az antiprotonoknak túl nagy az energiájuk ahhoz, hogy hasznosak legyenek antiatomok előállításához. Különböző energiájúak is, és véletlenszerűen mozognak minden irányba. Az AD feladata, hogy megszelídítse ezeket a zabolátlan részecskéket, és hasznos, alacsony energiájú sugárrá alakítsa őket, amelyből antianyagot lehet előállítani.

A blokkból eltérő szögben kilépő antiprotonokat fókuszálják, mielőtt elérik az AD-t. Csak egy töredékük rendelkezik a megfelelő energiával ahhoz, hogy az AD-be juttassák és ott tárolják.

Az AD egy elhajlító és fókuszáló mágnesekből álló gyűrű, amely az antiprotonokat ugyanazon a pályán tartja, miközben erős elektromos mezők lassítják őket. Az antiprotonok energiájának szóródását és a pályájuktól való eltérését egy “hűtésnek” nevezett technikával csökkentik. Az antiprotonokat több hűtési és lassítási ciklusnak vetik alá, amíg a fénysebesség tizedére nem lassulnak le.

Az AD-hez most egy újabb lassító gyűrű, az ELENA (Extra Low ENergy Antiproton) kapcsolódik. Ez a 30 méteres kerületű szinkrotron még jobban lelassítja az antiprotonokat, energiájukat 50-szeresére, 5,3 MeV-ról mindössze 0,1 MeV-ra csökkenti. Egy elektronhűtő rendszer szintén növeli a sugársűrűséget. Az ELENA-val a csapdába ejthető antiprotonok száma 10-szeresére, 100-szorosára nő, ami javítja a kísérletek hatékonyságát, és megnyitja az utat új kísérletek előtt.

A 2000-ben üzembe helyezett AD 2002-ben került a címlapokra, amikor először sikerült nagy mennyiségű antihidrogénatomot előállítani. A kezdeti kísérletek arra irányultak, hogy az antiatomokat elég hosszú ideig tárolják ahhoz, hogy meg lehessen mérni a tulajdonságaikat. 2011-ben egy kísérlet bejelentette, hogy tizenhat percen keresztül antihidrogénatomokat állítottak elő és zártak csapdába, ami elég hosszú idő volt ahhoz, hogy tulajdonságaikat részletesen tanulmányozni lehessen. A következő évben publikálták az antihidrogén spektrumának első mérését. 2010 óta az AD kísérletek számos mérést publikáltak az antianyag tulajdonságairól, összehasonlítva azokat az anyagéval.

Az AD és az ELENA jelenleg több olyan kísérletet szolgál, amelyek az antianyagot és annak tulajdonságait tanulmányozzák: AEGIS, ALPHA, ASACUSA, BASE és GBAR. Míg az ATRAP és az ACE már befejezte a kísérleteit.

Szólj hozzá!