Bardzo zimny antywodór

Prezentacja na temat: "Bardzo zimny antywodór"— Zapis prezentacji:

1 Bardzo zimny antywodór
Helena Białkowska

2 Kto to wymyślił? Antycząstki, antymateria – najpierw wymyślone, potem zaobserwowane Pierwsze obserwacje antywodoru: CERN 1995, Fermilab 1997 Ale to był antywodór gorący

3 Po co?

4

5 Skala energii i temperatur

6 Jak zaobserwowano pierwszy antyH (CERN `95, Fermilab ’97)
pbar 1.9 GeV z akceleratora LEAR Ciężka tarcza Xe Produkcja e+e- w polu jądra pbar łapie e+ i tworzy Hbar Detekcja – koincydencja anihilacji pbar (ślady cząstek naładowanych z wierzchołka) oraz e+e- w 2g

7 Antiproton Decelerator AD

8 Cykl AD

9 Z AD korzystają: AD1 – ATHENA AD2 - ATRAP
(oba nastawione na antywodór) oraz AD3 – ASACUSA, bada antyprotonowy hel, w planie też antywodór Ostatnio zatwierdzony AD4 – medyczne zastosowanie zimnych antyprotonów, testy

10 Strategia AD1, AD2: 1.Wytworzyć antywodór 2.Zarejestrować
3.Zgromadzić sporo – i prowadzić spektroskopię Przełom roku 2002: pkt 2

11 Jak powstaje Hbar: rekombinacja
Proces trzyciałowy : p + e+ + e+ H + e+ (wysoko wzbudzony) Rekombinacja promienista (radiative recombination): p+ e +H + h (stan podstawowy lub małe wzbudzenia) spektroskopiaH – do porównania z H  Najdokładniejsze pomiary dla H : H absorbuje 2 fotonyUV ,  = 243 nm  przejście 1S  2S 2S długo żyje, 122 ms

12 Podstawowe narzędzie: pułapka Penninga

13 Detektor Athena

14

15 Jak zmieszać schłodzone pbar i pozytony: podwójna (`nested’) pułapka Penninga

16 Detekcja Hbar w Athenie (w stylu fizyki cząstek)

17

18 Sygnał antywodoru

19

20 Podsumowanie ATHENY Wyraźna obserwacja Hbar, ocena częstości i tła
Zależność od temperatury sugeruje tworzenie Hbar przez rekombinację promienistą To ma implikacje dla stanu Hbar: niezbyt wysokie wzbudzenia

21

22 Drugi eksperyment, ATRAP
Tworzenie Hbar w zasadzie podobnie jak ATHENA: pozytony, antyprotony (chłodzone pozytonami!) spotykają się w `nested Penning trap’ Detekcja – inaczej: `field ionization method’

23 Też podwójna pułapka Penninga
W pułapce spotykają się pbar i e+ Powstaje Hbar Neutralny Hbar przebiega parę cm Pole elektrod jonizuje Pbar anihiluje w ściankach

24 A tak to przebiega.... Pbar z lewej, Pozytony z prawej

25

26 Metoda `field ionization’:
Jonizacja Hbar – polem elektrod EET Detekcja – przez anihilację pbar ze zjonizowanego Hbar w ściance `Background-free’: nie zaobserwowano żadnej anihilacji w studni potencjału EET gdy nie było pozytonów Liczba zjonizowanych Hbar rośnie z liczbą e+, potem nasycenie

27 Pierwsze oceny stanów Hbar
Zmieniając pole EET – można zmieniać liczbę Hbar Jakie pole jonizuje ——jaki stan (n) Ale n nie jest dobrą liczbą kwantową w silnym polu B... Wstępna ocena: wysokie wzbudzenia, n rzędu 80, typowe dla rekombinacji trójciałowej

28 Co dalej: spektroskopia
To przejście jest superdokładnie zmierzone dla wodoru (pomiar  światła które indukuje przejście od stanu podstawowego do metatrwałego 2s)

29 Dokładność pomiaru dla wodoru:
Czułość

30 Droga do spektro Hbar: Albo pułapka na Hbar (czuła na moment magnetyczny) Albo `wiązka’ Hbar Konieczność deekscytacji (od ~n = 80 w ATRAP, ~n = 15 w ATHENA) Dopiero wtedy próba stymulacji laserowej przejścia do stanu 2s Perspektywa – po 2005 (roczna przerwa PS)

31 LoI konkurencji - ASACUSA
AD3-ASACUSA bada spektroskopię antyprotonowego helu Nowy projekt: chcą zmierzyć rozszczepienie nadsubtelne stanu podstawowego Hbar

32 Pomiary przejść atomowych

33

34 Pożytek z zimnych pbar: AD4
Znana, stosowana terapia protonowa, próby C Antyprotony mogą wnosić więcej energii do tkanki – gdy zlokalizowana anihilacja Projekt: naświetlanie próbek tkanek biologicznych antyprotonami z AD Zatwierdzone parę godzin wiązki