AEgIS eksperiments
AEgIS (Antimatērijas Eksperiments: gravitācija, Interferometrija, Spektroskopija), AD-6, ir viens no CERN Antiprotonu palēninātāja eksperimentiem. Tā galvenais mērķis ir ar ievērojamu precizitāti tieši izmērīt Zemes gravitācijas lauka ietekmi uz antiūdeņraža atomiem.[1] Netiešās robežas, kas pieņem, piemēram, brīvā kritiena universalitāti, vājās ekvivalences principa vai CPT simetrijas pamatotību arī antimatērijas gadījumā, ierobežo anomālu gravitācijas uzvedību līdz līmenim, kurā atbildes var sniegt tikai precīzi mērījumi. Un otrādi, pietiekamas precizitātes antimatērijas eksperimenti ir būtiski, lai apstiprinātu šos pamatpieņēmumus. AEgIS sākotnēji tika ierosināts 2007. gadā.[2] Galvenā aparāta būvniecība tika pabeigta 2012. gadā. Kopš 2014. gada ir izveidotas divas lāzeru sistēmas ar regulējamiem viļņu garumiem (dažu pikometru precizitāte) un sinhronizētas ar nanosekunžu precizitāti specifiskai atomu ierosmei.[3]
AEgIS eksperimentālā iekārta un fizika
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]AEgIS mēģinās noteikt, vai gravitācija ietekmē antimatēriju tādā pašā veidā, kā tā ietekmē parasto matēriju, pārbaudot tās ietekmi uz antiūdeņraža kūli. Lai izmērītu auksta antiūdeņraža atomu staru kūļa vertikālo nobīdi, pārvietojoties Zemes gravitācijas laukā, plānots izmantot Muarē deflektometru.[4]
Eksperimenta pirmajā fāzē (kura ilga līdz 2018. gadam) Antiprotonu palēninātāja dotie antiprotoni ar kinētisko enerģiju 5,3 MeV tika nobremzēti līdz dažiem keV, tiem dodoties caur alumīnija folijas slāņiem. Lēnie antiprotoni pēc tam tika notverti Malmberga-Peninga slazdā kopā ar aukstiem elektroniem, lai veiktu papildu dzesēšanu, notiekot sadursmēm ar tiem.[5] Pozitronu ražošanai tika izmantots intensīvs radioaktīvs β+ avots (22Na), tie tika uzkrāti Surko tipa uzglabāšanas slazdā zemā spiedienā. Šie pozitroni tika implantēti nanostrukturētā porainā silīcija mērķī, lai efektīvi veidotu pozitroniju.[6] Pēc tam pozitronija mākonis, kas izplūst no mērķa, tika ierosināts līdz līmenim n = 16/17, izmantojot lāzera izraisītas divpakāpju optiskās pārejas.[3] Malmberga-Peninga slazdā notika lādiņa apmaiņas reakcija starp aukstajiem antiprotoniem un ierosināto pozitroniju, kā rezultātā izveidojās antiūdeņradis augsti ierosinātā stāvoklī.[7][8]
(Lādiņu apmaiņas reakcija)
Kopš 2021. gada, kad AEgIS ir ticis veiksmīgi savienots ar jauno antiprotonu palēnināšanas un uzglabāšanas gredzenu ELENA, ir sākusies eksperimenta otrā fāze. Šajā fāzē plānots Ridberga antiūdeņraža atomus novirzīt kūlī, kas izies caur virkni matērijas režģu, kuri veido Muarē deflektometru. Antiūdeņraža atomi nonāks pozīcijas un laika izšķiršanas detektorā, kur tie anhilētu. Laukumi aiz režģiem ir ēnoti, bet tie, kas atrodas aiz spraugām, nav. Anhilācijas vietas atveido periodisku gaismas un ēnainu zonu modeli. Šis modelis ir ļoti jutīgs pret nelieliem vertikāliem antiatomu pārvietojumiem to horizontālā lidojuma laikā — tādējādi var noteikt Zemes gravitācijas spēku uz antiūdeņradi.[4]
AEgIS sadarbība
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]AEgIS ir iesaistītas 14 zinātniskas institūcijas, to skaitā arī Latvijas Universitāte.
Atsauces
[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]- ↑ M. Doser. Status report for the AEgIS experiment for 2021. Status Report, 2022.
- ↑ G.Yu Drobychev, M. Doser, al. et. Proposal for the AEGIS experiment at the CERN antiproton decelerator (Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy), 2007.
- ↑ 3,0 3,1 Aghion, S.; et, al. (AEgIS Collaboration) (July 2016). "Laser excitation of the n=3 level of positronium for antihydrogen production". Physical Review A 94: 012507. doi:10.1103/PhysRevA.94.012507.
- ↑ 4,0 4,1 Aghion, S.; Ahlén, O.; Amsler, C.; et, al.(AEgIS Collaboration) (July 2014). "A moiré deflectometer for antimatter". Nature Communications 5: 4538. doi:10.1038/ncomms5538. PMC 4124857. PMID 25066810.
- ↑ Tietje, I.C.; et, al. (August 2020). "Protocol for pulsed antihydrogen production in the AEgIS apparatus". Journal of Physics: Conference Series 1612: 012025. doi:10.1088/1742-6596/1612/1/012025.
- ↑ Mariazzi, S.; et, al. (AEgIS Collaboration) (May 2021). "High-yield thermalized positronium at room temperature emitted by morphologically tuned nanochanneled silicon targets". Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 54 (8): 085004. doi:10.1088/1361-6455/abf6b6.
- ↑ Antonello, M.; et, al. (AEgIS Collaboration) (July 2020). "Rydberg-positronium velocity and self-ionization studies in a 1T magnetic field and cryogenic environment". Physical Review A 102: 013101. doi:10.1103/PhysRevA.102.013101.
- ↑ Amsler, C.; Antonello, M.; Belov, A.; et, al. (AEgIS Collaboration) (February 2021). "Pulsed production of antihydrogen". Communications Physics 4: 19. doi:10.1038/s42005-020-00494-z.