反水素、低速反陽子の実験 ASACUSA MUSASHI

反陽子減速器 AD

反物質や反陽子原子のような物質と反物質の束縛系を作り出し、その性質を研究するには低速(低エネルギー)の反陽子が必要となります。 低速の反陽子を作り出すのは簡単なことではありません。 なぜなら、反陽子を作るには、陽子との対生成によって生成するしかありませんが、 有名な E=mc2 の式から導かれるように陽子と反陽子の静止質量分のエネルギーをどこかから与えなくてはなりません。 この大きなエネルギーを得る為に、CERN (セルン)では、 シンクロトロンからの 26GeV/c の陽子ビームをイリジウム標的に衝突させ、

p + p → p + p + p + p

という反応で反陽子を生成しています。 こうして生成された高いエネルギーの反陽子を 反陽子減速器(Antiproton Decelerator, AD)のリング内に導入しています。そして減速と冷却を繰り返しておよそ約 3000 万個の反陽子を 100 秒に一度、5.3MeV のエネルギー、150ns 程度のパルス幅の「低速」ビームとして実験施設に供給しています。 このCERN の AD は、低速反陽子を供給する世界で唯一の施設となっています。

CERN によるAD 紹介ビデオへの リンク

AD cycle

図 1: AD の運転サイクル
3.57GeV/c と 2GeV/c になったところでは確率冷却(stochastic cooling)を、300MeV/c と 100MeV/c では電子冷却(electron cooling)を行なっている。


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