Antiproton-lassító

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

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.

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

Fizikaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[Horvát_FSz_2004/3._-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--1] Horvát FSz 2004/3.

[Juhász–Fülöp–Trócsányi_FSz_2004/5._-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--2] Juhász–Fülöp–Trócsányi FSz 2004/5.

[Courier_end_of_the_alphabet_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--3] Courier end of the alphabet

[SLAC_CERN_LEAR_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--4] SLAC CERN LEAR

[CERN_CDS_AA_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--5] CERN CDS AA

[CERN_project-ps50_LEAR_and_LEIR_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--6] CERN project-ps50 LEAR and LEIR

[CERN_PSDoc_AD_Intro_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--7] CERN PSDoc AD Intro

[AD_figure_Swansea_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--8] AD figure Swansea

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]