El experimento de espectroscopia atómica y colisiones con antiprotones lentos (ASACUSA) , AD-3 , se llevó a cabo en el Desacelerador de Antiprotones (AD) del CERN . El experimento se propuso en 1997, comenzó a recopilar datos en 2002 utilizando los haces de antiprotones del AD y continuará en el futuro en el marco de las instalaciones del AD y del desacelerador ELENA .
La colaboración 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 estudia 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 Instituto Paul Scherrer (PSI), informó mediciones espectrales del helio piónico de larga duración . [5] [6] [7]
En 2022, ASACUSA informó sobre 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 fase superfluida. La estrechez y simetría de las líneas espectrales para el helio antiprotónico contrasta con otros tipos de átomos suspendidos en He-I y He-II. Se plantea la hipótesis de que esto está relacionado con el radio orbital de orden de magnitud menor de 40 pm, que no se ve afectado durante la excitación láser. [8] [9] [10]
ASACUSA recibe haces de antiprotones de los desaceleradores 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 entran luego en el 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
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en vuelo. [12] [13]
Anticipándose a 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 haz electrostático 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 a un ancho 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 un espaciado de rejilla 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 en la línea de luz, hay una configuración de 3 imanes cuadrupolos para contrarrestar
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expansión del haz y 2 aberturas más de 30 mm y 16 mm de diámetro. Un haz que emerge de las aberturas se enfoca a 3 mm de diámetro 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 criogénica. [13] Los detectores de fluoruro de plomo y acrílico Čerenkov monitorean la línea de haz para
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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 ELENA de mb. La diferencia de presión se mantiene mediante tres bombas de iones de titanio de 500 L/s y cuatro 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% 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 blindaje interior enfriado por vapor de helio refrigerante y un blindaje exterior enfriado por nitrógeno líquido. Una configuración de manómetros y sensores de temperatura proporciona datos utilizados para caracterizar el estado del helio en la cámara. Se pueden mantener presiones de 1 MPa. [8] La cámara es accesible a 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] Frente a 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 incidentes. [8] Dos ventanas Brewster de 35 mm de diámetro hechas de 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 de la chimenea del 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}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )Récord del experimento ASACUSA en INSPIRE-HEP