Decelerator antiproton

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Antiproton Decelerator (AD: Antiproton Decelerator ) este un inel de acumulare la CERN din Geneva . A fost construit ca succesor al inelului antiproton cu energie scăzută (LEAR) și a început să funcționeze în anul 2000 . Fasciculele de protoni originari din atomii de hidrogen ionizați sunt inițial accelerați de LINAC , ulterior intră în Proton Synchrotron Booster pentru o primă fază de accelerație, apoi sunt trimiși la Proton Synchrotron (PS) care îi accelerează și mai mult. Protonii se fac să se ciocnească cu o placă fixă ​​pentru a produce antiprotoni , care sunt decelerați de Deceleratorul Antiproton și sunt trimiși la diferitele sisteme experimentale conectate, în funcție de schimbări bine stabilite.

Schema complexului de accelerații utilizate pentru producerea antiprotonilor utilizați în deceleratorul antiproton.

ELENA

ELENA inel

ELENA ( antiproton cu energie foarte scăzută ) este un inel hexagonal de acumulare situat în complexul AD. [1] [2] Este proiectat pentru a decelera și mai mult fasciculul de antiprotoni la o energie de 0,1 MeV pentru măsurători mai precise. [3] Primul fascicul din ELENA a fost pe 18 noiembrie 2016. [4] GBAR va fi primul experiment care folosește un fascicul de la ELENA, urmând ca restul experimentelor la CEO să fie urmate în 2019-2020.

Experimente la AD

Interiorul clădirii care găzduiește experimentele, în special ALPHA, ASACUSA și ATRAP, este vizibil.
Experiment
 Nume de cod
 Purtător de cuvânt
 Titlu
 Aprobat
 Stat
 Conexiune
 Site-ul web
AD-1 ATENA Alberto Rotondi Un Ppara ne - T pentru H IGH xperiments precizie E cu N eutral A ntimatter 12 iunie 1997 16 noiembrie 2004 Gray Book Arhivat 2 august 2012 la Internet Archive . Site-ul web
AD-2 O CAPCANA Gerald Gabrielse Capcană ntihydrogen 12 iunie 1997 În curs Gray Book Arhivat 2 august 2012 la Internet Archive . Site-ul web
AD-3 ASACUSA Masaki Hori

Eberhard Widmann

 A Tomic S pectroscopy ș C ollisions U tilizarea S joasă A ntiprotons 20 noiembrie 1997 În curs Gray Book Arhivat 2 august 2012 la Internet Archive . Site-ul web
AD-4 AS Michael Holzscheiter A ntiproton C ell E xperiment 6 februarie 2003 În curs Gray Book Arhivat 2 august 2012 la Internet Archive . Site-ul web [ link rupt ]
AD-5 ALFA Jeffrey Hangst A ntihydrogen L aser PH ysics A pparatus 2 iunie 2005 În curs Gray Book Arhivat 2 august 2012 la Internet Archive . Site-ul web [ link rupt ]
AD-6 AEGIS Michael Doser A ntihydrogen E xperiment G ravity I nterferometry S pectroscopy 5 decembrie 2008 n / A Gray Book Arhivat 2 august 2012 la Internet Archive . Site-ul web

ATENA

ATHENA (A Ppara T ne pentru H IGH precizie și xperiments cu N eutral A ntimatter) a fost primul experiment de cercetare privind " antimaterie pentru a produce 50.000 de atomi de anti-hidrogen redus de energie, în august anul 2002 . [5] [6] În 2005 , colaborarea ATHENA a fost dizolvată și mulți dintre membri au plecat să formeze următorul experiment ALPHA .

Fizica ATHENA

Pentru crearea de anti-hidrogen, trebuie pregătite mai întâi antiprotoni și pozitroni . Antiprotonii sunt furnizați de Deceleratorul Antiproton, în timp ce pozitronii sunt obținuți din surse radioactive și se acumulează. Ambele sunt apoi conduse într-o capcană de recombinare, unde se leagă pentru a forma un atom anti-hidrogen . După pregătire, un detector de înaltă rezoluție confirmă faptul că anti-hidrogenul a fost creat. Nivelurile de energie ale spectrului anti-hidrogen sunt studiate pentru a le compara cu cele cunoscute ale hidrogenului . [7]

Colaborare ATHENA

Colaborarea ATHENA a inclus următoarele instituții: [8]

O CAPCANA

Colaborarea ATRAP ( A ntihydrogen TRAP ) de la CERN s-a dezvoltat din experimentul TRAP , care a efectuat studii de ultimă oră pe antiprotonii reci și pozitronii reci, pregătind pentru prima dată ingredientele care trebuie interacționate pentru a crea hidrogenul anti- rece. Membrii ATRAP au fost, de asemenea, pionieri în spectroscopia de hidrogen precisă și au observat pentru prima dată atomi anti-hidrogen fierbinți în 2002 .

Fizica ATRAP

ATRAP a fost primul experiment care a folosit procesul de „răcire cu pozitroni”: fasciculul de antiprotoni a fost pus în contact cu pozitroni reci pentru a răci antiprotonii . Cele două ingrediente au fost închise în cadrul aceleiași capcane magnetice și, când au atins aproximativ aceeași temperatură, au fost combinate pentru a forma anti-hidrogenul . Aparatul experimental ATRAP a fost construit la începutul anilor 1990, simultan cu punerea în funcțiune a ATHENA : ambele experimente au avut aceleași obiective, dar au folosit două aparate experimentale diferite. Experimentul ATHENA a fost încheiat în 2004 , în timp ce ATRAP și-a continuat operațiunile pe anti-hidrogen rece.

Colaborare ATRAP

Colaborarea ATRAP include următoarele instituții: [9]

ASACUSA

Colaborarea ASACUSA (A tomic S pectroscopy A nd C ollisions U sing S low A ntiprotons) este un experiment care a fost conceput în 1997 [10] pentru a testa simetria CPT folosind laserul spectroscopic al helip antiprotonic și spectroscopia cu microunde pentru a determina structura hiperfină a anti-hidrogen . Obiectivele sale includ, de asemenea, măsurarea secțiunilor transversale atomice și nucleare ale antiprotonilor cu energie scăzută pe diferite ținte. [11] Datorită utilizării deceleratorului de frecvență radio, ASACUSA este singurul experiment care reușește să decelereze antiprotonii de la 5,3 MeV la numai 100 keV , putând astfel utiliza antiprotonii mult mai eficient decât celelalte experimente.

Fizica ASACUSA

În iunie 2006 , ASACUSA a făcut o măsurare de precizie a masei antiprotonului care s-a dovedit a fi de 1836,153674 ori cea a electronului , adică aceeași valoare ca cea a protonului . [12] Măsurarea a fost efectuată pe atomi antiprotonici de heliu : acești atomi exotici sunt produși prin amestecarea unui fascicul de antiprotoni cu gaz obișnuit de heliu; în această reacție antiprotonul îndepărtează unul dintre cei doi electroni conținuți într-un atom normal de heliu și apoi orbitează nucleul său în locul electronului. Prin utilizarea razelor laser pentru a excita atomii de helip antiproton , ASACUSA a reușit apoi să măsoare masa antiprotonului cu o precizie foarte mare.

ASACUSA a fost primul experiment care a produs un fascicul de antimaterie : în ianuarie 2014 a fost produs primul fascicul anti-hidrogen și ulterior 80 de atomi au fost identificați la 2,7 metri distanță de punctul de producție. [13] [14] ASACUSA, spre deosebire de celelalte experimente, nu va folosi capcane magnetice pentru a prinde atomii anti-hidrogen , ci va crea fascicule de atomi în mișcare. O configurație specială a câmpului magnetic va polariza fasciculul anti-hidrogen pentru a-l conduce într-o zonă în care nu există câmp magnetic, unde va avea loc măsurarea prin radiații cu microunde. ASACUSA urmărește să reducă efectul câmpului magnetic asupra măsurătorilor, deoarece intenționează să măsoare cu precizie structura hiperfină (foarte sensibilă la câmpurile magnetice) a nivelurilor atomice de anti-hidrogen , pentru a le compara cu nivelurile bine cunoscute de hidrogen .

Colaborare ASACUSA

Purtătorul de cuvânt al experimentului este prof. Ryugo Hayano de la Universitatea din Tokyo . Colaborarea ASACUSA, formată din aproximativ 50 de cercetători, include următoarele instituții: [15]

AS

Experimentul ACE ( A ntiproton C ell E xperiment) a studiat eficacitatea biologică relativă și daunele periferice produse de anihilarea antiprotonilor pe celule din 2003 . Obiectivul său principal este de a determina eficacitatea posibilă a unui tratament bazat pe antiprotoni pentru terapia cancerului. ACE este un exemplu excelent al modului în care cercetarea în fizica particulelor poate produce soluții inovatoare pentru terapiile medicale.

Fizica ACE

Terapiile obișnuite folosesc fascicule de protoni pentru a distruge celulele canceroase. Aceste particule sunt trimise în corpul pacientului cu o energie determinată pentru a ajunge adânc în celulele canceroase. Protonii provoacă leziuni ușoare la intrarea în organism, dar în faza finală de încetinire (ultimii milimetri de penetrare) provoacă leziuni semnificative ale celulelor. Deși fasciculul de protoni are succes în distrugerea cancerului, acesta produce și o anumită cantitate de daune celulelor sănătoase, ceea ce crește odată cu repetarea tratamentului.

Experimentul ACE studiază interacțiunea antiprotonilor cu celulele pentru a vedea dacă antiprotonii sunt capabili să producă mai puține daune celulelor sănătoase decât protonii, datorită procesului de anihilare . Ideea este de a anihila antiprotonul cu un nucleon al unui nucleu atomic aparținând celulei canceroase, în acest fel din anihilare ar fi produse fragmente care ar distruge celula.

Dispozitivul experimental constă din tuburi care conțin celule vii ( cobai ) suspendate în gelatină pentru a simula secțiunea transversală a antiprotonului pe țesutul celular. Grinzile de protoni și antiprotoni sunt trimise în interiorul tuburilor pentru a evalua numărul de celule supraviețuitoare în funcție de adâncime. Studiile au arătat că sunt necesare de 4 ori mai puține antiprotoni decât protoni pentru a atinge același nivel de deteriorare a celulelor. Acest lucru ar reduce semnificativ deteriorarea țesuturilor sănătoase. [16]

Colaborare ACE

Experimentul ACE reunește un grup de fizicieni, biologi și medici din 10 institute diferite din întreaga lume: [17]

  • Universitatea Århus, Aarhus, Danemarca
  • CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), Geneva, Elveția
  • Centrul German de Cercetare a Cancerului, Heidelberg, Germania
  • Universitatea Queens Belfast, Belfast, Irlanda de Nord
  • Universitatea din Atena, Atena, Grecia
  • Université de Genève, Geneva, Elveția
  • Universitatea din California, Los Angeles, SUA
  • Universitatea din Muntenegru, Podgorica, Muntenegru
  • Universitatea din New Mexico, Albuquerque, SUA
  • Universitatea din Toronto, Toronto, Canada
  • Institutul de Științe Nucleare VINCA, Belgrad, Serbia

ALFA

ALPHA (A ntihydrogen L aser PH ysics A pparatus) experiment a fost conceput pentru a capta neutru anti-hidrogen într - o capcană magnetică pentru a efectua inovatoare antimaterie experimente. Obiectivul principal este testarea simetriei CPT prin compararea spectrelor atomice ale hidrogenului și anti-hidrogenului (vezi seria spectrală a hidrogenului ). Colaborarea ALPHA este alcătuită parțial din unii dintre membrii colaborării anterioare ATHENA , primul experiment care a reușit să producă cantități semnificative de anti-hidrogen rece, în 2002 .

Fizica ALPHA

ALPHA se confruntă cu multe provocări. Capcanele magnetice - în care atomii neutri sunt prinși prin exploatarea interacțiunii câmpului magnetic cu momentele lor magnetice - sunt notorii slabi: numai atomii cu energii cinetice de foarte puțini kelvini pot fi prinși. Anti-hidrogenul rece creat pentru prima dată în 2002 de colaborările ATHENA și ATRAP a fost produs prin fuziunea plasmatică de pozitroni și antiprotoni . Atomii creați în acest fel aveau energii cinetice prea mari pentru a fi prinși. Mai mult, pentru a efectua spectroscopia cu laser , este important ca atomii să se afle în starea lor fundamentală, o condiție care nu este satisfăcută de majoritatea anti-atomilor creați prin fuziunea plasmatică.

Antiprotonii primiți de Antiproton Decelerator sunt „amestecați” cu pozitroni din surse radioactive, printr-un acumulator de pozitroni special conceput într-o capcană versatilă Penning . Aparatul este înconjurat de un magnet supraconductor care formează o capcană magnetică „minim- B ”.

Colaborare ALPHA

Colaborarea ALPHA include următoarele instituții: [18]

AEGIS

AEGIS ( A ntimatter and xperiment: G ravity i nterferometry s pectroscopy), este un experiment care va încerca să măsoare direct efectulaccelerației gravitaționale a Pământului asupra antiprotonului .

AEGIS Fizică

În prima fază a experimentului, AEGIS va încerca să producă un fascicul anti-hidrogen din antiprotoni și pozitroni . A doua fază va consta în măsurarea interacțiunii gravitaționale dintre materie și antimaterie cu o precizie de 1%. Un sistem format dintr-o rețea de difracție și un deflector va împărți fasciculul anti-hidrogen în raze paralele, obținând o configurație periodică. Pe această configurație, căderea verticală a anti-hidrogenului va fi măsurată pe măsură ce fasciculul rulează orizontal. [19]

Colaborare AEGIS

AEGIS este o colaborare a fizicienilor din toată Europa , inclusiv a institutului italian INFN : [20]

  • CERN , Geneva, Elveția
  • Institutul de Fizică Kirchhoff, Heidelberg, Germania
  • Max Planck Institut für Kernphysik, Heidelberg, Germania
  • INFN , Universitatea din Genova , Genova, Italia
  • INFN , Universitatea din Milano și Politehnica, Italia
  • INFN , Pavia-Brescia, Italia
  • INFN , Padova-Trento, Italia
  • INR, Moscova, Rusia
  • Université Claude Bernard, Lyon, Franța
  • Universitatea din Oslo, Universitatea din Bergen, Norvegia
  • Universitatea Tehnică Cehă, Praga, Republica Cehă
  • ETH, Zurich, Elveția
  • Laboratoire Aimé Cotton, Orsay, Franța
  • University College, Londra, Regatul Unit
  • Institutul Stefan Meyer, Viena, Austria
  • Universitatea din Berna, Elveția

Notă

  1. ^ ELENA - Acasă , pe espace.cern.ch .
  2. ^ W. Oelert, The ELENA Project at CERN , in Acta Physica Polonica B , vol. 46, nr. 1, 2015, p. 181, Bibcode : 2015AcPPB..46..181O , DOI : 10.5506 / APhysPolB.46.181 , arXiv : 1501.05728 .
  3. ^ N. Madsen,fizica antiprotonului în era ELENA , în Phil. Trans. R. Soc. A , voi. 376, nr. 2116, 2018, p. 20170278, Bibcode : 2018RSPTA.37670278M , DOI : 10.1098 / rsta.2017.0278 , PMC 5829179 , PMID 29459419 .
  4. ^ Un nou inel pentru a încetini antimateria - CERN , pe home.cern . Adus pe 21 decembrie 2016 .
  5. ^ (EN) Mii de anti-atomi reci produși la CERN , pe press.web.cern.ch, CERN , 18 septembrie 2002 (depus de 'url original 25 august 2012).
  6. ^ (EN) Amoretti M. și colab. (Colaborare ATHENA), Producerea și detectarea atomilor reci de antihidrogen , în Nature , vol. 419, 2002, p. 456, DOI : 10.1038 / nature01096 .
  7. ^ (RO) Cum funcționează experimentul ATHENA , al athena-positrons.web.cern.ch, CERN , 14 septembrie 2002. Accesat la 1 februarie 2010 (depus de „url original 21 martie 2011).
  8. ^ (RO) Colaborarea ATHENA pe athena-positrons.web.cern.ch, CERN . Adus la 1 februarie 2010 (arhivat din original la 1 martie 2012) .
  9. ^ Colaborare ATRAP la locul de muncă , pe cerncourier.com . Adus la 13 februarie 2014 (arhivat din original la 23 februarie 2014) .
  10. ^ Propunere ASACUSA ( PDF ), pe asacusa.web.cern.ch . Adus pe 29 ianuarie 2014 (arhivat din original la 13 decembrie 2013) .
  11. ^ Pagină web CERN: experiment ASACUSA , pe asacusa.web.cern.ch . Adus la 4 mai 2010 (arhivat din original la 15 aprilie 2013) .
  12. ^ Hori M și colab., Determinarea raportului de masă antiproton-electron prin spectroscopie laser de precizie a pHe + , în Phys Rev Lett , vol. 96, nr. 24, 2006, p. 243401, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.96.243401 , PMID 16907239 .
  13. ^ (EN) Experimentul antimaterie produce primul fascicul de antihidrogen , pe home.web.cern.ch. Adus la 25 ianuarie 2014 .
  14. ^ Cern, laboratorul antimateriei , în La Repubblica , 21 ianuarie 2014. Accesat la 12 noiembrie 2020 .
  15. ^ Membrii colaborării ASACUSA , pe asacusa.web.cern.ch . Adus pe 29 ianuarie 2014 (arhivat din original la 18 martie 2014) .
  16. ^ Site-ul CERN: experiment ACE
  17. ^ ACE Collaboration , pe hadron.imf.au.dk . Adus la 13 februarie 2014 (arhivat din original la 4 martie 2014) .
  18. ^ Colaborare experiment ALPHA , pe alpha.web.cern.ch . Adus la 13 februarie 2014 (arhivat din original la 11 decembrie 2012) .
  19. ^ (RO) R. Courtland, Ar cădea o antimaterie a mărului? , în New Scientist , 12 iulie 2008. Accesat la 16 februarie 2010 (arhivat din original la 4 octombrie 2008) .
  20. ^ Colaborare AEgIS , la aegis.web.cern.ch . Adus la 13 februarie 2014 (arhivat din original la 10 februarie 2014) .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Deceleratore_di_antiprotoni&oldid=121930132 ”