De Antiproton Decelerator (AD) is een unieke machine die laagenergetische antiprotonen produceert voor onderzoek naar antimaterie, en die antiatomen “creëert”.
Een protonenbundel afkomstig van de PS (Proton Synchrotron) wordt afgevuurd op een blok metaal. Deze botsingen creëren een veelheid aan secundaire deeltjes, waaronder veel antiprotonen. Deze antiprotonen hebben te veel energie om bruikbaar te zijn voor het maken van antiatomen. Ze hebben ook verschillende energieën en bewegen willekeurig in alle richtingen. De taak van de AD is om deze weerbarstige deeltjes te temmen en ze te veranderen in een bruikbare, laag-energetische straal die kan worden gebruikt om antimaterie te produceren.
De antiprotonen, die uit het blok komen onder een divergerende hoek, worden gefocusseerd voordat ze de AD bereiken. Slechts een fractie van hen heeft de juiste energie om in de AD te worden geïnjecteerd en opgeslagen.
De AD is een ring die bestaat uit buigende en focusserende magneten die de antiprotonen op hetzelfde spoor houden, terwijl sterke elektrische velden hen afremmen. De spreiding in energie van de antiprotonen en hun afwijking van hun spoor wordt verminderd door een techniek die “afkoeling” wordt genoemd. Antiprotonen worden onderworpen aan verschillende cycli van afkoeling en vertraging totdat zij zijn vertraagd tot ongeveer een tiende van de lichtsnelheid.
Een nieuwere vertragingsring, ELENA (Extra Low ENergy Antiproton), is nu gekoppeld aan de AD. Deze synchrotron, met een omtrek van 30 meter, vertraagt de antiprotonen nog meer en vermindert hun energie met een factor 50, van 5,3 MeV tot slechts 0,1 MeV. Een koelsysteem voor elektronen verhoogt ook de dichtheid van de bundel. Met ELENA neemt het aantal antiprotonen dat kan worden gevangen toe met een factor 10 tot 100, waardoor de efficiëntie van de experimenten wordt verbeterd en de weg wordt vrijgemaakt voor nieuwe experimenten.
De AD, die in 2000 werd geïnstalleerd, haalde de voorpagina’s in 2002 toen voor het eerst grote aantallen antihydrogeenatomen werden geproduceerd. De eerste pogingen werden ondernomen om antiatomen lang genoeg op te slaan om hun eigenschappen te kunnen meten. In 2011 kondigde een experiment aan dat het zestien minuten lang antihydrogeenatomen had geproduceerd en gevangen gehouden, lang genoeg om hun eigenschappen in detail te kunnen bestuderen. Het jaar daarop werd de eerste meting van het antihydrogeenspectrum gepubliceerd. Sinds 2010 hebben de AD-experimenten talrijke metingen van antimaterie-eigenschappen gepubliceerd, waarbij ze werden vergeleken met die van materie.
Huidig bedienen de AD en ELENA verschillende experimenten die antimaterie en de eigenschappen ervan bestuderen: AEGIS, ALPHA, ASACUSA, BASE en GBAR. Terwijl ATRAP en ACE nu hun experimenten hebben voltooid.