Espectroscopía atómica y colisiones utilizando antiprotones lentos (ASACUSA) , AD-3 , es un experimento en el Desacelerador de antiprotones (AD) del CERN . El experimento fue propuesto en 1997, comenzó a recopilar datos en 2002 utilizando los haces de antiprotones del AD y continuará en el futuro en el desacelerador AD y ELENA .
La colaboración de ASACUSA está probando la simetría CPT mediante espectroscopia láser de helio antiprotónico y espectroscopia de microondas de la estructura hiperfina del antihidrógeno . Compara materia y antimateria utilizando antihidrógeno y helio antiprotónico y analiza las colisiones materia-antimateria. [1] [2] [3] También mide secciones transversales atómicas y nucleares de antiprotones en varios objetivos a energías extremadamente bajas. [4]
En 2020, ASACUSA, en colaboración con el Paul Scherrer Institut (PSI), informó mediciones espectrales de helio piónico de larga duración . [5] [6] [7]
En 2022 ASACUSA informó mediciones espectrales de helio antiprotónico suspendido en objetivos gaseosos y líquidos ( He-I y He-II ). Se descubrió un estrechamiento abrupto de las líneas espectrales a temperaturas cercanas a la temperatura de transición de la fase superfluida. La estrechez y simetría de las líneas espectrales del helio antiprotónico contrasta con otros tipos de átomos suspendidos en He-I y He-II. Se supone que esto está relacionado con un radio orbital de un orden de magnitud más pequeño de 40 pm, que comparativamente no se ve afectado durante la excitación del láser. [8] [9] [10]
ASACUSA recibe haces de antiprotones del desacelerador AD y ELENA. Estos haces se desaceleran a una energía de 0,01 MeV mediante un desacelerador de radiofrecuencia y los antiprotones se almacenan en las trampas MUSASHI. Los positrones para formar átomos de antihidrógeno se obtienen de una fuente radiactiva y se almacenan en un acumulador de positrones. La mezcla de antiprotones y positrones forma antihidrógeno polarizado y frío dentro de una trampa de doble cúspide. Los átomos de antihidrógeno polarizados de este sistema ingresan luego al espectrómetro donde se realizan las mediciones. [11]
Se han realizado mediciones de espectroscopia hiperfina en haces H en vuelo utilizando un experimento de Rabi . La colaboración planea realizar mediciones similares en
h
en vuelo. [12] [13]
Anticipando la finalización de ELENA, con el objetivo de realizar mediciones espectrales de resonancias atómicas no detectadas previamente en helio antiprotónico, se construyó una nueva línea de luz electrostática de 6 m para transportar
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s a un objetivo criogénico. [13]
(Experimentos anteriores, incluidas las mediciones espectrales de helio antiprotónico de marzo de 2022, utilizaron un cuadrupolo de radiofrecuencia de 3 m para desacelerar
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s del desacelerador de antiprotones. [14] [8] [15] ) 0,1 MeV ELENA
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Los rayos que entran en la línea de luz se enfocan con una anchura de 1 mm y pasan a través de una abertura (30 mm de longitud y 8 mm de diámetro). Las dimensiones transversales horizontales y verticales del haz se determinan mediante monitores de haz que consisten en una rejilla de alambres de tungsteno-renio recubiertos de oro con una separación entre rejillas de 20 μm. [14] (Hay 3 monitores de este tipo a lo largo de la línea de luz, uno de los cuales está 300 mm aguas arriba de la cámara criogénica. [13] ) Más adelante a lo largo de la línea de luz, hay una configuración de 3 imanes cuadrupolares para contrarrestar
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Ampliación del haz y 2 aberturas más de diámetro 30 mm y 16 mm. Un haz que emerge de las aberturas se enfoca a un diámetro de 3 mm e incide en una ventana de titanio de 6 mm de diámetro en una brida de cobre OFHC montada en la pared de la cámara objetivo criogénica. [13] Los detectores Čerenkov de fluoruro de plomo y acrílico monitorean la línea de luz para detectar
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aniquilaciones. La presión de la línea de luz es de 0,8 mb, mucho más alta que la presión de la línea de luz de ELENA de mb. La diferencia de presión se mantiene mediante tres bombas de iones de titanio de 500 L/s y 4 bombas turbomoleculares. [13]
Los objetivos de helio están contenidos en un recipiente de 35 mm de diámetro hecho de titanio (fase gaseosa o supercrítica con 70% de He-I) o cobre OFHC (He-I y He-II) montado en un criostato de flujo constante de helio líquido. El recipiente está encerrado dentro de un blindaje térmico de cobre: un escudo interior enfriado por vapor de helio refrigerante y un escudo exterior enfriado por nitrógeno líquido. Una configuración de manómetros y sensores de temperatura proporciona datos que se utilizan para caracterizar el estado del helio en la cámara. Se pueden soportar presiones de 1 MPa. [8] La cámara es accesible para los antiprotones a través de una ventana de titanio recocido de 75 μm de diámetro o 50 μm soldada al vacío en la pared de la cámara. [8] Enfrente de esto, una ventana de zafiro de grado UV de 28 mm de diámetro y 5 mm de espesor transmite luz láser, antilineal a un haz de partículas incidente. [8] Dos ventanas Brewster de 35 mm de diámetro fabricadas en sílice fundida ( SiO
2) montados sobre bridas en lados opuestos de las paredes de la cámara perpendiculares al eje del haz transmiten luz láser. [13] [8] Cerca del criostato, debajo del tubo de haz, se coloca un detector Čerenkov de 300 200 20 mm . Las partículas que emergen del criostato, como los piones de
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Las aniquilaciones emiten radiación de Čerenkov en el detector, que es detectada por un fotomultiplicador. [8]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )Récord para el experimento ASACUSA en INSPIRE-HEP