AEgIS ( Experimento sobre antimateria : gravedad , interferometría y espectroscopia ) , AD-6 , es un experimento en las instalaciones del Desacelerador de Antiprotones del CERN . Su objetivo principal es medir directamente el efecto del campo gravitacional de la Tierra sobre los átomos de antihidrógeno con una precisión significativa. [1] Los límites indirectos que suponen la validez de, por ejemplo, la universalidad de la caída libre , el Principio de Equivalencia Débil o la simetría CPT también en el caso de la antimateria restringen un comportamiento gravitacional anómalo a un nivel donde solo las mediciones de precisión pueden proporcionar respuestas. Viceversa, los experimentos de antimateria con suficiente precisión son esenciales para validar estas suposiciones fundamentales. AEgIS se propuso originalmente en 2007. [2] La construcción del aparato principal se completó en 2012. Desde 2014, se han puesto en servicio con éxito dos sistemas láser con longitudes de onda ajustables (poca precisión de picómetros ) y sincronizados al nanosegundo para una excitación atómica específica. [3]
AEgIS intentará determinar si la gravedad afecta a la antimateria de la misma manera que afecta a la materia normal , probando su efecto sobre un haz de antihidrógeno. La configuración experimental propuesta utiliza el deflectómetro Moiré para medir el desplazamiento vertical de un haz de átomos fríos de antihidrógeno que viajan en el campo gravitatorio de la Tierra. [4]
En la primera fase del experimento (que duró hasta 2018), los antiprotones del Desacelerador de Antiprotones (AD) con una energía cinética de 5,3 MeV tuvieron que pasar a través de una serie de láminas de aluminio que actuaban como los llamados degradadores, ralentizando una fracción de los antiprotones rápidos a unos pocos keV . Luego, los antiprotones lentos se enfriaron aún más fusionándolos con electrones atrapados extra fríos ( enfriamiento de electrones ) y finalmente quedaron atrapados dentro de una trampa de Malmberg-Penning . [5] Se utilizó una fuente intensamente radiactiva de β + ( 22 Na) para producir positrones, que se acumularon en una trampa de almacenamiento de tipo Surko a baja presión (3e-8 mbar). Estos positrones se implantaron en un objetivo de silicio poroso nanoestructurado para formar positronio (Ps) de manera eficiente, incluso a temperaturas criogénicas en ultra alto vacío (UHV) . [6] Una nube de positronio que emergía del objetivo fue luego excitada a un nivel de Rydberg de n=16/17 usando transiciones ópticas de dos pasos inducidas por láser. [3] Dentro de la trampa de Malmberg-Penning, tuvo lugar la reacción de intercambio de carga entre antiprotones fríos y Rydberg-Ps, lo que llevó a la formación de Rydberg -antihidrógeno con alta eficiencia en forma de un pulso 4π. [7] [8]
(Reacción de intercambio de carga)
Este párrafo está lamentablemente desactualizado. Parece haber sido escrito en 2014, hace nueve años. En el número del 27 de octubre de 2023 de Nature publicaron el resultado de que el antihidrógeno cae. La gravedad lo atrae de la misma manera que atrae al hidrógeno. Lo que sigue debe actualizarse. En la segunda fase del experimento, a partir de 2021, después de que AEgIS se haya conectado con éxito al nuevo anillo de desaceleración y almacenamiento de antiprotones ELENA , los átomos de antihidrógeno de Rydberg se canalizarán en un haz, que luego pasará a través de una serie de rejillas de materia , la pieza central de un deflectómetro de Moiré. Los átomos de antihidrógeno finalmente chocarán contra la superficie de un detector de posición y resolución temporal, donde se aniquilarán . Las áreas detrás de las rejillas están sombreadas, mientras que las que están detrás de las rendijas no lo están. Las ubicaciones de aniquilación reproducen un patrón periódico de áreas claras y sombreadas. Este patrón es muy sensible a pequeños desplazamientos verticales de los antiátomos durante su vuelo horizontal: de esta manera se puede determinar la fuerza gravitacional de la Tierra sobre el antihidrógeno. [4]
La colaboración AEgIS comprende las siguientes instituciones:
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