ТРАП-эксперимент
Эксперимент TRAP , также известный как PS196 , работал на протонной синхротронной установке Low Energy Antiproton Ring (LEAR) в ЦЕРН , Женева, с 1985 по 1996 год. Его основной целью было сравнение массы антипротона и протона путем захвата в ловушку. эти частицы в ловушках Пеннинга . [ 1 ] Коллаборация TRAP также измерила и сравнила отношения заряда к массе антипротона и протона. [ 2 ] Хотя период сбора данных закончился в 1996 году, анализ наборов данных продолжался до 2006 года. [ 3 ] [ 4 ]
Экспериментальная установка
[ 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. |
На первом этапе антипротоны, полученные с помощью LEAR, поступали в аппарат TRAP. Их немедленно замедлили с помощью фольги-деградатора. Первая ловушка Пеннинга использовалась для накопления поступающих антипротонов. А вторая ловушка, расположенная очень близко к первой, использовалась для прецизионных измерений. Число антипротонов, попавших в фольги-деструктор, подсчитывалось с помощью сцинтилляционного прибора . С помощью прилагаемого детектора наблюдалось некоторое количество антипротонов, выходящих из фольг деградатора. Для проведения измерений аппарат охлаждался до температуры жидкого гелия. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Ловушки Пеннинга использовали сильные магнитные поля для удержания заряженных частиц. Проблема с хранением антипротонов заключалась в том, что для них требовались очень строгие условия вакуума, иначе они легко взаимодействовали бы с атомами газа в среде и быстро аннигилировали. Коллаборация TRAP достигла такого низкого вакуумного давления, как , с менее чем 1 аннигиляцией в день. [ 4 ] Особый тип геометрии ловушки и использование сверхпроводящего соленоида, который подавлял магнитные флуктуации, были ключевыми аспектами конструкции установки TRAP. [ 7 ] [ 8 ]
Результаты
[ редактировать ]Отношение инертных масс антипротона ( ) и протон (p) был рассчитан как 0,999 999 977. 0,000000042. Этот результат имел дробную неопределенность , что было в 1000 тысяч раз точнее предыдущих измерений, что, очевидно, подразумевало существование CPT-симметрии для барионов . Этот результат был получен путем сравнения циклотронных частот протонов и антипротонов. [ 5 ]
Отношение инерционной массы антипротона к электрону было определено как 1836,152660. 0,000083, а отношение инерционных масс протона к электрону составило 1836,152680. 0.000088. [ 5 ]
Нижний предел времени распада антипротонов был установлен равным 3,4 месяца. [ 1 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Филипп Блох (2012). «Физическое наследие LEAR» . Бюллетень ЦЕРН .
- ^ «По следам антипротона» . ЦЕРН Курьер . 26 августа 2015 г. Проверено 7 июля 2021 г.
- ^ «Серая книга» . greybook.cern.ch . Проверено 7 июля 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Габриэль, Г.; Калиновский, Х.; Келлс, В.; Трейнор, Т.А. (1985). «Предложение PSCC: точное сравнение масс антипротона и протона в ловушке Пеннинга» . Сервер документов ЦЕРН . ЦЕРН. Женева. Протонный синхротрон и синхроциклотронный комитет.
- ^ Перейти обратно: а б с Габриэль, Г.; Фей, X.; Ороско, Л.; Тьёлкер, Р.; Хаас, Дж.; Калиновский, Х.; Трейнор, Т.; Келлс, В. (сентябрь 1990 г.). «Тысячекратное улучшение измеренной массы антипротона» . Письма о физических отзывах . 65 (11): 1317–1320. Бибкод : 1990PhRvL..65.1317G . дои : 10.1103/PhysRevLett.65.1317 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 10042233 .
- ^ Габриэль, Г.; Фей, X.; Ороско, Луизиана; Тьёлкер, Р.Л. (1989). Электронное охлаждение захваченных антипротонов и новое измерение инерционной массы $\overline{P}$: отчет о ходе работы для PSCC от коллаборации TRAP (PS196) . ЦЕРН. Женева. Протонный синхротрон и синхроциклотронный комитет.
- ^ Прецизионное сравнение масс $\bar{p}$ и $p$ в ловушке Пеннинга . 2002.
- ^ Габриэль, Г.; Фей, X.; Хелмерсон, К.; Ролстон, СЛ; Тьёлкер, Р.; Трейнор, штат Калифорния; Калиновский, Х.; Хаас, Дж.; Келлс, В. (17 ноября 1986 г.). «Первый захват антипротонов в ловушку Пеннинга: источник килоэлектронвольт» . Письма о физических отзывах . 57 (20): 2504–2507. Бибкод : 1986PhRvL..57.2504G . doi : 10.1103/PhysRevLett.57.2504 . ПМИД 10033784 .