Antiproton-lassító

Az Antiproton-lassító vázlatos felépítése
Az Antiproton-lassító és előgyorsítói

Az Antiproton-lassító (AD: Antiproton Decelerator) a CERN egyik részecskegyorsítója. A lelassított antiprotonokat a hozzá kapcsolódó kísérletekbe juttatja. A japán többségű ASACUSA kísérletnek vannak magyar résztvevői.[1][2]

Előzmények

A CERN-ben 1981 és 1984 között antiprotonokat ütköztettek protonokkal a Szuper protonszinkrotronban (SPS). Az antiprotonokat úgy állították elő, hogy a Protonszinkrotron (PS) 26 GeV-es protonjait fix céltárgyra ejtve ~3,5 GeV-es antiprotonokat keltettek, amelyeket az antiproton-felhalmozóban (AA: Antiproton Accumulator) gyűjtöttek. Az AA-ban alkalmazták Simon van der Meer ötletét, a sztochasztikus hűtést, az antiprotonnyalábok keresztmetszetének csökkentésére. Az antiprotonokat ezután visszatöltötték a PS-be, ahol felgyorsították őket 26 GeV-re, majd átadták őket az SPS-nek. Egy másik ütemben a PS 26 GeV-es protonokat töltött közvetlenül az SPS-be. Ezután a protonokat és antiprotonokat együtt gyorsították tovább.[3]

A CERN-ben 1983-tól folytak kísérletek lassú antiprotonokkal, melyeket a kisenergiájú antiproton-gyűrűben (LEAR: Low-Energy Antiproton Ring) lassítottak le. Itt sikerült először antianyagot előállítani, 1995-ben, antihidrogént, azaz olyan atomot, amelyben negatív antiproton körül az elektron antirészecskéje a pozitron kering. Ekkor az AA-ban tárolt 3,5 GeV-es antiprotonokat először a PS lassította 609 GeV/c-re, majd a LEAR lassította tovább. 1987-ben az antiproton-tároló elé egy másik gyűrűt építettek, az antiprotongyűjtőt (AC: Antiproton Collector), amellyel 10-szeresére növelték antiprotonok számát. [4]

Az SPS programja 1984-ben, a LEAR-é 1996-ban ért véget és leállították, hogy az LHC-nek forrásokat szabadítsanak fel. Az AA-t 1997-ben szétszedték és Japánba szállították.[5] 2006-ban a LEAR-t átépítették a Kisenergiájú ion-gyűrűvé (LEIR: Low Energy Ion Ring).[6]

Felépítése

Mivel az antiprotonokkal foglalkozó kutatók szerettek volna tovább is ezzel foglalkozni, ezért új, gazdaságosabb eszközt kellett készíteni. Az Antiproton-lassító – amely helyettesíti az AC–AA–LEAR hármast egyetlen berendezésben – az AC átépítésével állították elő. 1997-ben kezdődtek a munkák és 2000 júliusában állt üzembe.[7]

Alkalmazása

A Protonszinkrotron 26 GeV-re gyorsított protonokat állít elő, amelyeket egy céltárgyba ütköztetve nagyon sok részecske keletkezik, ezek közül kell kiválogatni az antiprotonokat, amelyek az antianyagos kísérletekhez túl nagy sebességgel (energiával) rendelkeznek, és túlzottan nagy a nyaláb átmérője és széttartása.[8]

Az Antiproton-lassító lassítja az antiprotonokat 3.57 GeV/c-ről 100 MeV/c-re, eközben sztochasztikus hűtést és elektronhűtést alkalmaz a nyalábméret és az impulzusszórás csökkentése céljából. Végül a lassú antiprotonokat – 5·1013 protonból 5·107 antiproton marad a folyamat végére – átadja a kísérleteknek.[7]

Kísérletek

Az ASACUSA, ATRAP és ALPHA kísérletek kontrollszobái a CERN AD termében
Rövidítés teljes név
ASACUSA Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons
ATHENA ApparaTus for High-precision Experiments on Neutral Antimatter
ATRAP Antihydrogen Trap Collaboration
ACE Antiproton Cell Experiment

Eredmények

2002-ben az ATHENA több ezer antihidrogén-atomot állított elő.

Jegyzetek

Források

  • ↑ Horvát FSz 2004/3.: Horváth Dezső: Antianyag-vizsgálatok a CERN-ben. Fizikai Szemle, 3. sz. (2004)
  • ↑ Juhász–Fülöp–Trócsányi FSz 2004/5.: Juhász Bertalan – Fülöp Zsolt – Trócsányi Zoltán: A nagy tudomány hálójában. Fizikai Szemle, 5. sz. (2004)
  • ↑ CERN PSDoc AD Intro: Introduction to the AD. psdoc.web.cern.ch (Hozzáférés: 2006. április 7.) arch
  • ↑ AD figure Swansea: Az AD felépítése. athena-positrons.web.cern.ch (Hozzáférés: 2009. december 5.) arch
  • ↑ Courier end of the alphabet: Daniel Denegri: When CERN saw the end of the alphabet – The proton-antiproton collider. cerncourier.com (2003. május 1.) (Hozzáférés: 2013. november 7.)
  • ↑ SLAC CERN LEAR: Gordon Fraser: CERN’s Low Energy Antiproton Ring. slac.stanford.edu
  • ↑ CERN project-ps50 LEAR and LEIR: The CERN Low-Energy Antiproton and Ion Rings LEAR and LEIR. project-ps50.web.cern.ch
  • ↑ CERN CDS AA: Antiproton Accumulator (AA). cds.cern.ch

További információk

  • AD home page. psdoc.web.cern.ch (Hozzáférés: 2006. április 7.) arch
  • S. Maury: The Antiproton Decelerator (AD). cds.cern.ch
  • Live from CERN archive. livefromcern-archive.web.cern.ch (Hozzáférés: 2013. november 10.) arch
  • Fundamental Atomic Physics at Swansea. athena-positrons.web.cern.ch (Hozzáférés: 2006. április 6.) arch
  • fizika Fizikaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap