알파 실험

ALPHA experiment
안티프로톤 감속기
(AD)
엘레나초저전력 안티프로톤 링– AD에서 발생하는 안티프로톤 감속
AD 실험
아테나AD-1 항수소 생산 및 정밀 실험
ATRAPAD-2 정밀 레이저 분광법을 위한 냉간 항수소
아사쿠사AD-3 원자분광학 및 안티프로톤과의 충돌
ACEAD-4 안티프로톤 세포 실험
알파AD-5 항수소 레이저 물리 장치
이지스AD-6 항수소 실험 중력 간섭 분광법
GBARAD-7 정지 상태의 반수소 중력 거동
기초AD-8 바리온 반바리온 대칭 실험
푸마AD-9 안티프로톤 불안정 물질 소멸
알파 실험

AD-5로도 알려진 항수소 레이저 물리 장치(ALPA)는 CERN의 항수소 감속기(Antiroton Delerator)에서 하는 실험으로, 중성 반수소를 자기 트랩에 가두고 실험을 수행하도록 설계되었다.이 실험의 최종 목표는 수소와 반수소의 원자 스펙트럼 비교를 통해 CPT 대칭을 테스트하는 것이다(수소 스펙트럼 시리즈 [1]참조).ALPHA 콜라보레이션은 Athena 콜라보레이션 또는 AD-1 실험(2002년 냉간 항수소를 제조한 최초의 그룹)의 일부 이전 멤버와 다수의 새로운 멤버로 구성되어 있습니다.

실험 셋업

ALPHA는 몇 가지 과제에 직면해 있습니다.중성 원자가 자기 모멘트를 이용해 갇히는 자기 트랩은 약하기로 악명 높다.운동 에너지가 1켈빈 미만인 원자만 갇힐 수 있다.2002년 Athena와 ATRAP의 공동작업에 의해 처음 만들어진 차가운 항수소는 양전자(반전자라고도 함)와 반전자(antielectron)의 차가운 플라스마를 결합함으로써 생성되었다.이 방법은 꽤 성공적이었지만, 너무 큰 운동 에너지를 가진 반원자력을 만들어 냅니다.게다가 이러한 반원자핵에 대해서 레이저 분광을 실시하기 위해서는, 지금까지 만들어진 대부분의 반원자핵에는 해당되지 않는, 지면 상태에 있는 것이 중요합니다.

안티프로톤은 안티프로톤 감속기에서 수신되며, 다용도 페닝 트랩에서 특수 설계된 양전자 축전기에서 양전자와 '혼합'됩니다.혼합과 그에 따른 반수소 형성이 일어나는 중앙 영역은 "최소 B" 자기 트랩을 형성하기 위해 초전도 팔중극 자석과 축 방향으로 분리된 두 개의 짧은 솔레노이드 "미러 코일"로 둘러싸여 있습니다.일단 갇힌 항수소는 상세한 연구를 거쳐 수소와 비교될 수 있다.

항수소 검출

포착된 항수소 원자를 검출하기 위해 ALPHA도 실리콘 정점 검출기를 포함한다.이 원통형 검출기는 실리콘 패널(스트립)의 3층으로 구성되어 있습니다.각 패널은 하전 입자가 통과하는 위치에 민감한 검출기 역할을 합니다.패널이 어떻게 흥분하는지를 기록함으로써 알파는 검출기를 통과하는 하전 입자의 궤적을 재구성할 수 있습니다.반양성자가 전멸(해체)하면 일반적으로 3~4개의 하전된 파이온이 방출됩니다.이것들은 ALPHA 검출기에 의해 관찰될 수 있고 검출기를 통해 트랙을 재구성함으로써 원점과 소멸 위치를 파악할 수 있다.이 선로들은 검출되었지만 높은 에너지를 가지고 검출기를 직접 통과하는 우주선의 선로와 상당히 구별된다.궤적을 면밀히 분석함으로써 ALPHA는 우주선과 반양성자 소멸을 구별한다.

최소 B 필드를 생성한 ALPHA 트랩 자석의 성공적인 트랩을 감지하기 위해 빠르고 반복적으로 전원이 차단되도록 설계되었습니다.전력 차단 중 전류의 붕괴는 9ms의 특성 시간을 가지며, 이는 유사한 시스템보다 훨씬 빠른 속도이다.이 빠른 차단과 우주선의 거짓 신호를 억제하는 능력은 트랩의 전력 차단 중에 갇힌 단일 반수소 원자의 방출을 ALPHA가 검출할 수 있도록 합니다.

냉각 항수소

ALPHA 공동작업은 반수소를 갇힐 정도로 차갑게 만들기 위해 원자물리학에서 잘 알려진 증발 [2]냉각이라는 새로운 기술을 구현했습니다.이것의 동기는 항수소를 포획하는 것의 주요 과제 중 하나가 충분히 차갑게 만드는 것이기 때문이다.ALPHA와 같은 최첨단 최소 B 트랩은 온도 단위 깊이가 1Kelvin입니다.항수소를 냉각하기 위해 쉽게 사용할 수 있는 기술은 존재하지 않으므로 구성 요소는 차갑게 유지하고 생성해야 합니다.안티프로톤과 양전자는 저온 온도로 쉽게 냉각되지 않으며, 따라서 증발 냉각의 구현은 항수소 포획을 위한 중요한 단계입니다.

알파 물리학

알파는 현재 반물질의 [3]중력 특성을 연구하고 있다.2013년 예비 실험에서 반수소 원자의 중력 질량은 관성 질량의 -65배에서 110배 사이이며, 더 차가운 반수소 [4][5]원자를 더 많이 사용하여 정교해질 수 있는 여지를 남겼다.

알파는 1978년 정상 [6][7][8]물질에서 처음 시연된 레이저 냉각이라고 알려진 기술인 레이저 광선을 사용하여 반수소 원자를 냉각시키는 데 성공했다.

알파 콜라보레이션

ALPHA 콜라보레이션은 다음과 같은 기관으로 구성되어 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ Madsen, N. (2010). "Cold antihydrogen: a new frontier in fundamental physics". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 368 (1924): 3671–82. Bibcode:2010RSPTA.368.3671M. doi:10.1098/rsta.2010.0026. PMID 20603376. S2CID 12748830.
  2. ^ Grossman, Lisa (2010). "The Coolest Antiprotons". Physics. American Physical Society. 26. Archived from the original on 4 July 2010. Retrieved 2010-07-02.
  3. ^ "Universe shouldn't exist, CERN physicists conclude". Cosmos Magazine. 2017-10-23.
  4. ^ "ALPHA probes antimatter gravity". CERN/Alpha experiment. 2013-04-30.
  5. ^ The ALPHA Collaboration & A. E. Charman (2013). "Description and first application of a new technique to measure the gravitational mass of antihydrogen". Nature Communications. 4: 1785. Bibcode:2013NatCo...4.1785A. doi:10.1038/ncomms2787. PMC 3644108. PMID 23653197. 기사번호: 1785.
  6. ^ Baker, C. J.; Bertsche, W.; Capra, A.; Carruth, C.; Cesar, C. L.; Charlton, M.; Christensen, A.; Collister, R.; Mathad, A. Cridland; Eriksson, S.; Evans, A. (2021). "Laser cooling of antihydrogen atoms". Nature. 592 (7852): 35–42. doi:10.1038/s41586-021-03289-6. ISSN 1476-4687. PMC 8012212. PMID 33790445.
  7. ^ Wineland, D. J.; Drullinger, R. E.; Walls, F. L. (1978). "Radiation-Pressure Cooling of Bound Resonant Absorbers". Physical Review Letters. 40 (25): 1639–1642. Bibcode:1978PhRvL..40.1639W. doi:10.1103/PhysRevLett.40.1639. ISSN 0031-9007.
  8. ^ Neuhauser, W.; Hohenstatt, M.; Toschek, P.; Dehmelt, H. (1978). "Optical-Sideband Cooling of Visible Atom Cloud Confined in Parabolic Well". Physical Review Letters. 41 (4): 233–236. Bibcode:1978PhRvL..41..233N. doi:10.1103/PhysRevLett.41.233. ISSN 0031-9007.

외부 링크

Inspire-HEP에 대한 알파 실험 기록