эксперимент АСАКУСА

Антипротонный замедлитель
(ОБЪЯВЛЕНИЕ)
ЕЛЕНА	Антипротонное кольцо сверхнизкой энергии - еще больше замедляет антипротоны, исходящие от AD.
эксперименты по AD
АФИНА	АД-1 Производство антиводорода и прецизионные эксперименты
ЛОВИТЬ	АД-2 Холодный антиводород для точной лазерной спектроскопии
АСАКУСА	АД-3 Атомная спектроскопия и столкновения с антипротонами
ТУЗ	AD-4 Эксперимент с антипротонной клеткой
АЛЬФА	АД-5 Аппарат антиводородной лазерной физики
ИЭГИС	АД-6 Антиводородный эксперимент гравитационная интерферометрическая спектроскопия
ГБАР	AD-7 Гравитационное поведение покоящегося антиводорода
БАЗА	AD-8 Эксперимент по барионной антибарионной симметрии
ПУМА	AD-9 Антипротонная аннигиляция нестабильной материи

Атомная спектроскопия и столкновения с использованием медленных антипротонов (ASACUSA) , AD-3 , представляет собой эксперимент на антипротонном замедлителе (AD) в ЦЕРН . Эксперимент был предложен в 1997 году, сбор данных начался в 2002 году с использованием пучков антипротонов от АД и будет продолжен в будущем под управлением АД и замедлителя ЕЛЕНА .

АСАКУСА физика

Коллаборация ASACUSA занимается тестированием CPT-симметрии методами лазерной спектроскопии гелия и микроволновой спектроскопии сверхтонкой структуры антиводорода антипротонного . Он сравнивает материю и антиматерию с использованием антиводорода и антипротонного гелия и изучает столкновения материи и антиматерии. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Он также измеряет атомные и ядерные сечения антипротонов на различных мишенях при чрезвычайно низких энергиях. ^{[ 4 ]}

В 2020 году ASACUSA в сотрудничестве с Институтом Пола Шеррера (PSI) сообщила о спектральных измерениях долгоживущего пионного гелия . ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

В 2022 году ASACUSA сообщила о спектральных измерениях антипротонного гелия, взвешенного в газообразных и жидких ( He-I и He-II ) мишенях. Обнаружено резкое сужение спектральных линий при температурах, близких к температуре сверхтекучего фазового перехода. Узкость и симметрия спектральных линий антипротонного гелия контрастирует с атомами других типов, взвешенными в He-I и He-II. Предполагается, что это связано с меньшим на порядок радиусом орбиты $\sim$ 40 пм, что практически не изменяется при лазерном возбуждении. ^{[ 8 ]} ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Экспериментальная установка

Антипротонная ловушка

ASACUSA принимает пучки антипротонов от замедлителей AD и ЕЛЕНА. Эти пучки замедляются до энергии 0,01 МэВ с помощью радиочастотного замедлителя, а антипротоны сохраняются в ловушках МУСАСИ. Позитроны , образующие атомы антиводорода, получаются из ${\ce {Na^{22}}}$ радиоактивный источник и хранится в аккумуляторе позитронов. Смешение антипротонов и позитронов образует поляризованный и холодный антиводород внутри ловушки с двойным возвратом. Поляризованные атомы антиводорода из этой системы затем попадают в спектрометр , где проводятся измерения. ^{[ 11 ]}

Команда ASACUSA на подготовке установки луча в сентябре 2018 г.

Лучевая спектроскопия

Измерения сверхтонкой спектроскопии H-лучей в полете были выполнены с использованием эксперимента Раби . Коллаборация планирует провести аналогичные измерения на
ЧАС
в полете. ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

Криогенная целевая спектроскопия

Электростатический луч

Команда ASACUSA готовит настройку лучей для лучей ЕЛЕНА в сентябре 2018 года.

В преддверии завершения проекта «ЕЛЕНА» с целью проведения спектральных измерений ранее необнаруженных атомных резонансов в антипротонном гелии был построен новый 6-метровый электростатический канал для транспортировки
п
s к криогенной мишени. ^{[ 13 ]} (В предыдущих экспериментах, включая спектральные измерения антипротонного гелия в марте 2022 года, использовался 3-метровый радиочастотный квадруполь. для замедления
п
s от антипротонного замедлителя. ^{[ 14 ]}^{[ 8 ]}^{[ 15 ]}) 0,1 МэВ ЕЛЕНА
п
s, входящие в луч, фокусируются на ширину $\leq$ 1 мм и пропускают через отверстие (длина 30 мм и диаметр 8 мм). Поперечные горизонтальные и вертикальные размеры пучка определяются мониторами пучка, состоящими из сетки из позолоченных вольфрам-рениевых проволок с шагом сетки 20 мкм. ^{[ 14 ]} (Таких мониторов на луче 3, один из них $\leq$ 300 мм перед криогенной камерой. ^{[ 13 ]}) Дальше по лучу расположена конфигурация из 3-х квадрупольных магнитов для противодействия
п
расширение луча и еще 2 отверстия диаметром 30 мм и 16 мм. Луч, выходящий из апертур, фокусируется до диаметра 3 мм и попадает на титановое окно диаметром 6 мм в медном фланце OFHC, установленном на стенке криогенной мишенной камеры. ^{[ 13 ]} Детекторы Черенкова на акриле и фториде свинца контролируют линию луча на предмет
п
аннигиляции. Давление в канале составляет 0,8 мб, что значительно превышает давление в канале ЕЛЕНА. $\sim 10^{-9}$ мб. Перепад давления поддерживается тремя титан-ионными насосами производительностью 500 л/с и четырьмя турбомолекулярными насосами. ^{[ 13 ]}

Криогенная камера

Гелиевые мишени содержатся в сосуде диаметром 35 мм, изготовленном из титана (газовая или сверхкритическая фаза с 70% He-I) или OFHC-меди (He-I и He-II), установленном на криостате постоянного расхода жидкого гелия. Сосуд заключен в медную тепловую защиту: внутреннюю, охлаждаемую парами теплоносителя гелия, и внешнюю, охлаждаемую жидким азотом. Конфигурация манометров и датчиков температуры предоставляет данные, используемые для характеристики состояния гелия в камере. Давление $\geq$ Можно выдержать давление 1 МПа. ^{[ 8 ]} Доступ к камере для антипротонов осуществляется через отожженное титановое окно диаметром 75 мкм или 50 мкм, впаянное в стенку камеры в вакууме. ^{[ 8 ]} Напротив него сапфировое окно диаметром 28 мм и толщиной 5 мм пропускает лазерный свет, антилинейный по отношению к лучу падающих частиц. ^{[ 8 ]} Два окна Брюстера диаметром 35 мм из плавленого кварца ( SiO
₂ ), установленные на фланцах с противоположных сторон стенок камеры перпендикулярно оси луча, пропускают лазерный свет. ^{[ 13 ]}^{[ 8 ]} Рядом с криостатом, под излучательной трубкой, расположен 300-градусный $\times$ 200 $\times$ 20 мм $^{3}$ Детектор Черенкова. Частицы, выходящие из криостата, такие как пионы из
п
-
п
аннигиляции испускают черенковское излучение в детекторе, которое регистрируется фотоумножителем. ^{[ 8 ]}

Сотрудничество АСАКУСА

Лаборатория фундаментальной симметрии Ульмера, RIKEN , Япония
Университет Брешии
Политехнический университет Милана , Италия
Университет Хиросимы , Япония
Институт квантовой оптики Макса Планка , Германия
Нишина Центр ускорительной науки, RIKEN , Япония
Токийский университет , Япония
Миланский университет , Италия
Отдел экспериментальной физики, ЦЕРН , Швейцария
Университет Инсубрии
Токийский научный университет , Япония
Орхусский университет , Дания
Национальный институт ядерной физики , Италия

См. также

Ссылки

^ «АСАКУСА – Генерал» . Проверено 30 июля 2022 г.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 декабря 2013 года . Проверено 9 февраля 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Эксперимент ЦЕРН повышает точность измерения массы антипротонов с помощью новой инновационной технологии охлаждения» . физ.орг .
^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Проверено 17 февраля 2010 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Хори, Масаки; Агай-Хозани, Хосейн; Сотер, Анна; Дакс, Андреас; Барна, Дэниел (6 мая 2020 г.). «Лазерная спектроскопия пионных атомов гелия» . Природа . 581 (7806): 37–41. Бибкод : 2020Natur.581...37H . дои : 10.1038/s41586-020-2240-x . ISSN 1476-4687 . ПМИД 32376962 . S2CID 218527999 .
^ «ASACUSA видит удивительное поведение гибридных атомов вещества и антивещества в сверхтекучем гелии» . ЦЕРН . Проверено 16 марта 2022 г.
^ «Пионический гелий» . www.mpq.mpg.de. Проверено 16 марта 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Сотер, Анна; Агай-Хозани, Хосейн; Барна, Дэниел; Дакс, Эндрю; Вентурелли, Лука; Хори, Масаки (16 марта 2022 г.). «Лазерные резонансы антипротонного гелия высокого разрешения в сверхтекучем 4He» . Природа . 603 (7901): 411–415. Бибкод : 2022Nature.603..411S . дои : 10.1038/s41586-022-04440-7 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 8930758 . ПМИД 35296843 .
^ «ASACUSA видит удивительное поведение гибридных атомов вещества и антивещества в сверхтекучем гелии» . ЦЕРН . Проверено 17 марта 2022 г.
^ «Эксперимент с ледяной антиматерией удивляет физиков» . Журнал Кванта . 16 марта 2022 г. Проверено 17 марта 2022 г.
^ Амслер, К.; Барна, Д.; Брейкер, Х.; Чесневская С.; Константини, Г.; Феррагут, Р.; Джаммарки, М.; Глигорова А.; Хигаки, Х. (2021). Отчет о состоянии эксперимента ASACUSA — прогресс в 2020 году и планы на 2021 год . Отчет о состоянии. ЦЕРН. Женева. Комитет по экспериментам СПС и ПС, SPSC.
^ Мальбруно, К. (19 февраля 2018 г.). «Антиводородная и водородная программа ASACUSA: итоги и перспективы» . Природа . 603 (7901): 411–415. arXiv : 1710.03288 . Бибкод : 2018RSPTA.37670273M . дои : 10.1098/rsta.2017.0273 . ПМК 5829175 . ПМИД 29459412 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж «ОТЧЕТ О ПРОГРЕССЕ СОТРУДНИЧЕСТВА ASACUSA AD-3» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 7 июля 2022 года . Проверено 30 июля 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Хори, Масака (24 октября 2018 г.). «Однофотонная лазерная спектроскопия холодного антипротонного гелия» . Сверхтонкие взаимодействия . 239 (1): 411–415. Бибкод : 2018HyInt.239...44H . дои : 10.1007/s10751-018-1518-y . S2CID 105937408 .
^ Сотер, Анна; Агай-Хозани, Хосейн; Барна, Дэниел; Дакс, Эндрю; Вентурелли, Лука; Хори, Масаки; Хаяно, Рюго; Фридрейх, Сюзанна; Юхас, Берталан; Паск, Томас; Хорват, Дезё; Видманн, Эберхард; Вентурелли, Лука; Зурло, Никола (27 июля 2011 г.). «Двухфотонная лазерная спектроскопия антипротонного гелия и соотношение масс антипротона и электрона». Природа . 475 (7357): 484–488. arXiv : 1304.4330 . дои : 10.1038/nature10260 . ПМИД 21796208 . S2CID 4376768 .

Внешние ссылки

Рекорд эксперимента ASACUSA на INSPIRE-HEP

[1] «АСАКУСА – Генерал» . Проверено 30 июля 2022 г.

[2] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 декабря 2013 года . Проверено 9 февраля 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[3] «Эксперимент ЦЕРН повышает точность измерения массы антипротонов с помощью новой инновационной технологии охлаждения» . физ.орг .

[4] «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Проверено 17 февраля 2010 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[5] Хори, Масаки; Агай-Хозани, Хосейн; Сотер, Анна; Дакс, Андреас; Барна, Дэниел (6 мая 2020 г.). «Лазерная спектроскопия пионных атомов гелия» . Природа . 581 (7806): 37–41. Бибкод : 2020Natur.581...37H . дои : 10.1038/s41586-020-2240-x . ISSN 1476-4687 . ПМИД 32376962 . S2CID 218527999 .

[6] «ASACUSA видит удивительное поведение гибридных атомов вещества и антивещества в сверхтекучем гелии» . ЦЕРН . Проверено 16 марта 2022 г.

[7] «Пионический гелий» . www.mpq.mpg.de. Проверено 16 марта 2022 г.

[Hori,_Sótér_et_al.,_2022-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Сотер, Анна; Агай-Хозани, Хосейн; Барна, Дэниел; Дакс, Эндрю; Вентурелли, Лука; Хори, Масаки (16 марта 2022 г.). «Лазерные резонансы антипротонного гелия высокого разрешения в сверхтекучем 4He» . Природа . 603 (7901): 411–415. Бибкод : 2022Nature.603..411S . дои : 10.1038/s41586-022-04440-7 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 8930758 . ПМИД 35296843 .

[9] «ASACUSA видит удивительное поведение гибридных атомов вещества и антивещества в сверхтекучем гелии» . ЦЕРН . Проверено 17 марта 2022 г.

[10] «Эксперимент с ледяной антиматерией удивляет физиков» . Журнал Кванта . 16 марта 2022 г. Проверено 17 марта 2022 г.

[11] Амслер, К.; Барна, Д.; Брейкер, Х.; Чесневская С.; Константини, Г.; Феррагут, Р.; Джаммарки, М.; Глигорова А.; Хигаки, Х. (2021). Отчет о состоянии эксперимента ASACUSA — прогресс в 2020 году и планы на 2021 год . Отчет о состоянии. ЦЕРН. Женева. Комитет по экспериментам СПС и ПС, SPSC.

[Malbrunot,_et_al.,_2018-12] Мальбруно, К. (19 февраля 2018 г.). «Антиводородная и водородная программа ASACUSA: итоги и перспективы» . Природа . 603 (7901): 411–415. arXiv : 1710.03288 . Бибкод : 2018RSPTA.37670273M . дои : 10.1098/rsta.2017.0273 . ПМК 5829175 . ПМИД 29459412 .

[ASACUSAPROG2021-13] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж «ОТЧЕТ О ПРОГРЕССЕ СОТРУДНИЧЕСТВА ASACUSA AD-3» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 7 июля 2022 года . Проверено 30 июля 2022 г.

[Hori,_2018-14] Jump up to: ^а ^б Хори, Масака (24 октября 2018 г.). «Однофотонная лазерная спектроскопия холодного антипротонного гелия» . Сверхтонкие взаимодействия . 239 (1): 411–415. Бибкод : 2018HyInt.239...44H . дои : 10.1007/s10751-018-1518-y . S2CID 105937408 .

[Hori,_Sótér_et_al.,_2011-15] Сотер, Анна; Агай-Хозани, Хосейн; Барна, Дэниел; Дакс, Эндрю; Вентурелли, Лука; Хори, Масаки; Хаяно, Рюго; Фридрейх, Сюзанна; Юхас, Берталан; Паск, Томас; Хорват, Дезё; Видманн, Эберхард; Вентурелли, Лука; Зурло, Никола (27 июля 2011 г.). «Двухфотонная лазерная спектроскопия антипротонного гелия и соотношение масс антипротона и электрона». Природа . 475 (7357): 484–488. arXiv : 1304.4330 . дои : 10.1038/nature10260 . ПМИД 21796208 . S2CID 4376768 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]