반양성자 감속기

모든 가속기가 입자의 속도를 높이는 것은 아닙니다. AD는 반양성자의 속도를 늦추어 반물질 연구에 사용할 수 있도록 합니다.

반양성자 감속기(AD)는 반물질 연구를 위해 저에너지 반양성자를 생성하고 반원자를 "생성"하는 독특한 기계입니다.

PS(양성자 싱크로트론)에서 나오는 양성자 빔이 금속 블록에 발사됩니다. 이러한 충돌은 많은 반양성자를 포함하여 수많은 2차 입자를 생성합니다. 이 반양성자는 반원자를 만드는 데 유용하기에는 너무 많은 에너지를 가지고 있습니다. 그들은 또한 서로 다른 에너지를 가지며 모든 방향으로 무작위로 움직입니다. AD의 임무는 이러한 다루기 힘든 입자를 길들여 반물질을 생성하는 데 사용할 수 있는 유용한 저에너지 빔으로 바꾸는 것입니다.

발산 각도로 블록에서 나오는 반양성자는 AD에 도달하기 전에 초점이 맞춰집니다. 그들 중 일부만이 AD에 주입되고 저장될 수 있는 올바른 에너지를 가지고 있습니다.

AD는 반양성자를 동일한 트랙에 유지하는 동시에 강한 전기장으로 인해 속도가 느려지는 굽힘 및 집중 자석으로 구성된 링입니다. 반양성자의 에너지 확산과 궤도로부터의 이탈은 "냉각"이라고 알려진 기술에 의해 감소됩니다. 반양성자는 빛의 속도의 약 10분의 1로 느려질 때까지 여러 번의 냉각 및 감속 주기를 거칩니다.

새로운 감속 링인 ELENA(Extra Low ENergy Antiproton)가 이제 AD와 결합됩니다. 둘레가 30미터인 이 싱크로트론은 반양성자의 속도를 훨씬 더 느리게 하여 에너지를 5.3 MeV에서 0.1 MeV로 50배 줄입니다. 전자 냉각 시스템은 또한 빔 밀도를 증가시킵니다. ELENA를 사용하면 포획할 수 있는 반양성자의 수가 10~100배 증가하여 실험의 효율성이 향상되고 새로운 실험의 기반이 마련됩니다.

2000년에 설치된 AD는 처음으로 대량의 반수소 원자가 생산된 2002년에 헤드라인을 장식했습니다. 반원자를 그 특성을 측정할 수 있을 만큼 충분한 시간 동안 보관하려는 초기 시도가 이루어졌습니다. 2011년 한 실험에서는 16분 동안 반수소 원자를 생성하고 포획했다고 발표했는데, 이는 그 특성을 자세히 연구할 수 있을 만큼 충분히 긴 시간이었습니다. 이듬해에는 최초로 반수소 스펙트럼 측정이 발표되었습니다. 2010년부터 AD 실험에서는 반물질 특성에 대한 수많은 측정 결과를 물질과 비교하여 발표했습니다.

현재 AD와 ELENA는 반물질과 그 특성(AEgIS, ALPHA, ASACUSA, BASE 및 GBAR)을 연구하는 여러 실험을 수행하고 있습니다. ATRAP과 ACE는 이제 실험을 완료했습니다.