Кольцо антипротонов сверхнизкой энергии
| 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 |
Антипротонное кольцо сверхнизкой энергии ( ЕЛЕНА ) представляет собой 30-метровое шестиугольное накопительное кольцо, которое замедляет пучки антипротонов и доставляет их для различных экспериментов AD . Он расположен внутри комплекса антипротонного замедлителя (AD) в ЦЕРНе , Женева. [1] [2] Он предназначен для дальнейшего замедления пучка антипротонов , выходящего из замедлителя «Антипротон», до энергии 0,1 МэВ для более точных измерений. [3] [4] Первый луч разослал ЕЛЕНА 18 ноября 2016 года. [5] Ожидается, что кольцо будет полностью введено в эксплуатацию к концу длительного отключения 2 (LS2) в 2021 году.
Эксперимент ГБАР (АД-7) был первым экспериментом, в котором использовался луч от ЕЛЕНА, остальные эксперименты AD последовали его примеру после LS2, когда ко всем экспериментам с использованием установки будут проложены линии передачи луча от ЕЛЕНА. [6] Long Shutdown 2 (LS2) официально завершился 5 июля 2022 года с началом третьего запуска LHC . [7] Антипротоны от ЕЛЕНА были доступны для ловушки MUSASHI эксперимента ASACUSA CUSP с августа 2021 года. [8]
ЕЛЕНА замедлитель
[ редактировать ]Для экспериментов AD и ELENA требуются антипротоны с энергией около 3–5 кэВ, подходящие для их захвата в ловушки Пеннинга и проведения дальнейших измерений. AD выдает антипротоны с энергией 5,3 МэВ, которые затем замедляются до ~ 5 кэВ с помощью фольги-деградатора на каждой из экспериментальных установок.
Это приводит к потере около 99,9% антипротонов. Кольцо ЕЛЕНА с его эффективным методом охлаждения и торможения пучка предназначено для увеличения эффективного количества антипротонов, которые могут быть доступны для экспериментов с антивеществом, за счет сокращения использования фольги-деградатора. [1] [9]
Эффективность ЕЛЕНА
[ редактировать ]| Антипротонное кольцо низкой энергии (1982–1996) | |
|---|---|
| Антипротонный аккумулятор | антипротонов Производство |
| Коллектор антипротонов | Замедленные и запасенные антипротоны |
| Фабрика антиматерии (2000 – настоящее время) | |
| Антипротонный замедлитель (АД) | Замедляет антипротоны |
| Антипротонное кольцо сверхнизкой энергии (ЕЛЕНА) | Тормозит антипротоны, полученные от АД. |
«ЕЛЕНА» будет доставлять антипротоны с энергией 100 кэВ (по сравнению с энергией пучка AD 5,3 МэВ). Цикл луча через кольцо ЕЛЕНА длится ~20 секунд, при этом он замедляет антипротоны с 5,3 МэВ до 100 кэВ. Эти антипротоны все еще требуют некоторого дальнейшего замедления в самих экспериментах с использованием фольги-деградатора. Но меньшее замедление из-за разрушения крыла в конечном итоге повысит эффективность. Благодаря ELENA эксперименты ATRAP , ALPHA и AEgIS получат двукратное увеличение числа антипротонов. [1] [10] Тогда как эксперимент ASACUSA , использующий радиочастотный квадруполь (RFQD) и ультрадеградирующую фольгу для торможения, получит десятикратное увеличение числа своих антипротонов. [1]
В отличие от AD, который может доставлять антипротоны только в один эксперимент одновременно, «ЕЛЕНА» способна доставлять их одновременно в четыре эксперимента. Поэтому предлагаются новые эксперименты, такие как ReMi (реакционный микроскоп).
Процесс торможения
[ редактировать ]Первый этап торможения в ЕЛЕНЕ использует радиочастотный резонатор и снижает энергию антипротонов с 5,3 МэВ до ~0,65 МэВ. На этом этапе пучок разделяется на группы и электронного охлаждения используется метод для уменьшения эмиттанса луча , что позволяет сохранить интенсивность луча. В конце этой процедуры пучок с энергией 0,65 МэВ повторно группируется и дополнительно замедляется до 0,1 МэВ за счет его разделения и применения электронного охлаждения. [2] [11]
В период ввода в эксплуатацию, когда АД активно использовался в экспериментах, его лучи не были регулярно доступны для испытаний "Елены". Поэтому в Юлихском Форшунгсцентруме в Германии был разработан источник ионов для производства и использовались ионы. [12]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д «ЕЛЕНА – Дом» .
- ^ Перейти обратно: а б Олерт, В. (2015). «Проект ЕЛЕНА в ЦЕРН». Акта Физика Полоника Б. 46 (1): 181. arXiv : 1501.05728 . Бибкод : 2015AcPPB..46..181O . дои : 10.5506/APhysPolB.46.181 . S2CID 119270123 .
- ^ Йоргенсен, Л.В.; Носыч, А; Санчес-Кесада, Дж; Харасимович, Дж; Легодек, Г; Анголетта, Мэн; Кюхлер, Д; Циклер, Т; Эрикссон, Т; Капатина, О; Доберс, Т (2014). «Кольцо антипротона со сверхнизкой энергией (ЕЛЕНА) и его линии передачи: отчет о проектировании» . doi : 10.5170/CERN-2014-002 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Мэдсен, Н. (2018). «Антипротонная физика в эпоху ЕЛЕНА» . Фил. Пер. Р. Сок. А. 376 (2116): 20170278. Бибкод : 2018RSPTA.37670278M . дои : 10.1098/rsta.2017.0278 . ПМК 5829179 . ПМИД 29459419 .
- ^ «Новое кольцо для замедления антиматерии – ЦЕРН» . Проверено 21 декабря 2016 г.
- ^ «Исключительно медленные антипротоны» . ЦЕРН . Проверено 28 февраля 2020 г.
- ^ «Запуск 3 на БАК начинается!» . Фейсбук . Проверено 30 июля 2022 г.
- ^ «ОТЧЕТ О ПРОГРЕССЕ СОТРУДНИЧЕСТВА ASACUSA AD-3» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 7 июля 2022 года . Проверено 30 июля 2022 г.
- ^ Бартманн, Вольфганг; Белочицкий, Павел; Брейкер, Хорст; Бутен, Франсуа; Карли, Кристиан; Эрикссон, Томми; Олерт, Уолтер; Остоич, Ранко; Пасинелли, Серджио; Транкилль, Жерар (19 февраля 2018 г.). «Комплекс ЕЛЕНА» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 376 (2116): 20170266. doi : 10.1098/rsta.2017.0266 . ISSN 1364-503X . ПМК 5829171 . ПМИД 29459416 .
- ^ Гамба, Давиде; Карли, Кристиан; Эрикссон, Томми; Понсе, Лоретта; Транкил, Жерар (2019). «ЕЛЕНА Ввод в эксплуатацию» . Материалы 12-го семинара по охлаждению балок и смежным темам . КРУТЫЙ2019. Кузин, Максим В. (Ред.), Шаа, Волкер Р.В. (Ред.): 3 страницы, 8,376 МБ. doi : 10.18429/JACOW-COOL2019-WEX03 . ISSN 2226-0374 .
- ^ Транкил, Жерар; Сенеде, Жан; Фрасье, Александр; Йоргенсен, Ларс; Колемайнен, Антти; Моулс, Бенджамин; Тимминс, Марк (2016). «Электронный охладитель ЕЛЕНА» . Материалы 7-го Межд. Конференция по ускорителям частиц . ИПАК2016. Пети-Жан-Геназ Кристин (Ред.), Ким, Дон Эон (Ред.), Ким, Кён Сук (Ред.), Ко, Ин Су (Ред.), Шаа, Волкер Р.В. (Ред.): 3 страницы, 0,990 МБ. doi : 10.18429/JACOW-IPAC2016-TUPMR006 .
- ^ Мегиа-Масиас, А.; Гебель, Р.; Лефорт, Б. (21 сентября 2018 г.). «Источник ионов для ввода в эксплуатацию кольца ЕЛЕНА» . Материалы конференции AIP . 2011 (1): 090014. doi : 10.1063/1.5053395 . ISSN 0094-243X .