Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

ATHENA також відомий як експеримент AD 1 був дослідницьким проектом антиматерії в en в CERN Женева У серпні 2002 року це

ATHENA

ATHENA

ATHENA, також відомий як експеримент AD-1, був дослідницьким проектом антиматерії в [en] в CERN, Женева. У серпні 2002 року це був перший експеримент із отримання 50 000 низькоенергетичних атомів антиводню, як повідомлялося в Nature. У 2005 році ATHENA був розформований, і багато колишніх членів дослідницької групи працювали над наступним [en].

Експериментальна установка

image
Справжня анігіляція матерії-антиматерії за рахунок атома антиводню в експерименті ATHENA. Антипротон створює чотири заряджені піони (жовті), положення яких визначаються мікросмужками кремнію (рожеві), перед тим, як вкласти енергію в кристали CsI (жовті кубики). Позитрон також анігілює, утворюючи послідовні гамма-промені (червоні).

Апарат ATHENA складався з чотирьох основних підсистем: пастки захоплення антипротонів, накопичувача позитронів, пастки змішування антипротонів/позитронів і детектора анігіляції антиводню. Усі пастки в експерименті були варіаціями пастки Пеннінга, яка використовує аксіальне магнітне поле для поперечного утримання заряджених частинок і ряд порожнистих циліндричних електродів для їх аксіального уловлювання. Пастки захоплення та змішування були розташовані поруч одна з одною та коаксіальні з магнітним полем 3 Тл від надпровідного соленоїда.

Позитронний акумулятор має власну магнітну систему, а також соленоїд з силою поля 0,14 Тесла. Окремий кріогенний теплообмінник у отворі надпровідного магніту охолоджував уловлювачі та змішувальні пастки приблизно до 15 К. Апарат ATHENA мав відкриту модульну конструкцію, яка дозволяла гнучкість експериментів, особливо при введенні великої кількості позитронів у апарат.

Уловлююча пастка

Уловлююча пастка сповільнювала, захоплювала, охолоджувала та накопичувала антипротони. Для охолодження антипротонів у пастку-уловлювач спочатку завантажували 3×108 електронів, які охолоджували синхротронним випромінюванням у магнітному полі 3 Тесла. Як правило, AD доставляв в експеримент 2×107 антипротонів з кінетичною енергією 5,3 МеВ і тривалістю імпульсу 200 нс з інтервалом 100 с. Антипротони були уповільнені в тонкій фользі та захоплені за допомогою імпульсного електричного поля. Антипротони втратили енергію і врівноважилися з холодними електронами завдяки кулонівській взаємодії. Електрони викидалися перед змішуванням антипротонів з позитронами. Кожен постріл AD давав приблизно 3×103 холодних антипротонів для експериментів взаємодії.

Позитронний акумулятор

Акумулятор позитронів сповільнював, захоплював і накопичував позитрони, випромінювані радіоактивним джерелом (1,4×109 Бк 22Na). Протягом 300 с накопичується 2,5×108 позитронів, 50 % яких перенесено в пастку змішування, де вони охолоджуються синхротронним випромінюванням.

Змішувальна пастка

Змішувальна пастка мала аксіальну конфігурацію потенціалу вкладеної пастки Пеннінга, яка дозволяла двом плазмам протилежного заряду вступати в контакт. У ATHENA сфероїдальна позитронна хмара може характеризуватися збудженням і виявленням аксіальних коливань плазми. Типовими умовами були: 7 збережених позитронів, радіус 2–2,5 мм, довжина 32 мм, а максимальна щільність 2.5×108 cm−3 Коаксіально області змішування, між зовнішнім радіусом пастки та отвором магніту, був розташований детектор анігіляції антиводню.

Детектор анігіляції антиводню

Детектор був розроблений, щоб забезпечити однозначні докази створення антиводню шляхом виявлення часових і просторових збігів анігіляції антипротона та позитрона, коли нейтральний атом антиводню вирвався з електромагнітної пастки та вдарився об електроди пастки. Антипротон зазвичай анігілює на кілька заряджених або нейтральних піонів. Заряджені піони були виявлені двома шарами двосторонніх, чутливих до позиції кремнієвих мікросмужок. Шлях зарядженої частинки, що проходить через обидва шари, можна було реконструювати, а дві або більше доріжок, що перетинаються, дозволили визначити положення, або вершину, анігіляції антипротона. Похибка у визначенні вершини становила приблизно 4 мм і домінує невиміряна кривизна траєкторій заряджених піонів у магнітному полі. Вікно збігу в часі становило приблизно 5 мікросекунд. Охоплення тілесним кутом області взаємодії становило близько 80 % від 4π.

Позитрон, анігілюючи з електроном, дає два або три фотони. Позитронний детектор, що складається з 16 рядів, кожен з яких містить 12 сцинтилюючих чистих кристалів [en], був розроблений для виявлення двофотонних подій, що складаються з двох фотонів з енергією 511 кеВ, які завжди випромінюються один за одним. Енергетична роздільна здатність детектора становила 18 % повної ширини напівмаксимуму при 511 кеВ, а ефективність виявлення фотопіка для окремих фотонів становила близько 20 %. Максимальна швидкість зчитування всього детектора становила близько 40 Гц. Допоміжні детектори включали великі сцинтиляторні лопаті поза магнітом і тонкий, чутливий до позиції кремнієвий діод, через який падаючий промінь антипротонів проходив перед тим, як потрапити в пастку для захоплення.

Для отримання атомів антиводню позитронна яма в області змішування була заповнена приблизно 7×107 позитронів і охолоджена до температури навколишнього середовища (15 градусів Кельвіна). Потім навколо позитронної ями була сформована вкладена пастка. Далі приблизно 104 антипротони були запущені в область змішування шляхом переміщення пастки від однієї потенційної конфігурації до іншої. Час перемішування становить 190 с, після чого всі частинки скидають і процес повторюють. Події, що запускають кремнієвий детектор для формування зображення (три сторони влучають у зовнішній шар), ініціюють зчитування як кремнієвого, так і CsI-модулів.

Використовуючи цей метод, у 2002 році ATHENA вперше змогла виробити кілька тисяч холодних атомів антиводню. .

Колаборація ATHENA

image
Члени колаборації ATHENA зібралися, щоб відсвяткувати успішне виробництво тисяч атомів антиводню 20 вересня 2002 року.

Співпраця ATHENA включала такі установи:

Примітки

  1. Thousands of cold anti-atoms produced at CERN (Пресреліз). CERN. 18 вересня 2002.
  2. Amoretti, M. та ін. (2002). Production and detection of cold antihydrogen atoms. Nature. 419 (6906): 456—459. Bibcode:2002Natur.419..456A. doi:10.1038/nature01096. PMID 12368849.
  3. Amsler, C.; Bonomi, G.; Fontana, A.; Kellerbauer, A.; Lagomarsino, V.; Rizzini, E. Lodi; Rotondi, A.; Testera, G.; Venturelli, L. (10 серпня 2014). The ATHENA experiment for the study of antihydrogen. International Journal of Modern Physics A (англ.). 29 (20): 1430035. Bibcode:2014IJMPA..2930035A. doi:10.1142/S0217751X1430035X. ISSN 0217-751X.
  4. Ask The Experts. Scientific American. 293 (3): 124. September 2005. Bibcode:2005SciAm.293c.124.. doi:10.1038/scientificamerican0905-124. ISSN 0036-8733.
  5. Fujiwara, M. C.; Amoretti, M.; Amsler, C.; Bonomi, G.; Bouchta, A.; Bowe, P. D.; Canali, C.; Carraro, C.; Cesar, C. L. (30 липня 2008). Temporally Controlled Modulation of Antihydrogen Production and the Temperature Scaling of Antiproton-Positron Recombination. Physical Review Letters (англ.). 101 (5): 053401. Bibcode:2008PhRvL.101e3401F. doi:10.1103/PhysRevLett.101.053401. ISSN 0031-9007. PMID 18764390.
  6. Berg, M.; Haack, M.; Körs, B. (1 червня 2004). Brane/flux interactions in orientifolds. Fortschritte der Physik. 52 (67): 583—589. arXiv:hep-th/0312172. Bibcode:2004ForPh..52..583B. doi:10.1002/prop.200310148. ISSN 0015-8208.
  7. Cesar, C. L. (2005). Cold Antihydrogen at ATHENA: Experimental Observation and Beyond. AIP Conference Proceedings (англ.). Rio de Janeiro (Brazil): AIP. 770: 33—40. Bibcode:2005AIPC..770...33C. doi:10.1063/1.1928839.
  8. Funakoshi, R.; Amoretti, M.; Bonomi, G.; Bowe, P. D.; Canali, C.; Carraro, C.; Cesar, C. L.; Charlton, M.; Doser, M. (19 липня 2007). Positron plasma control techniques for the production of cold antihydrogen. Physical Review A (англ.). 76 (1): 012713. Bibcode:2007PhRvA..76a2713F. doi:10.1103/PhysRevA.76.012713. ISSN 1050-2947.
  9. Amoretti, M.; Amsler, C.; Bonomi, G.; Bouchta, A.; Bowe, P.D.; Carraro, C.; Cesar, C.L.; Charlton, M.; Doser, M. (February 2004). Production and detection of cold antihydrogen atoms. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment (англ.). 518 (1–2): 244—248. Bibcode:2004NIMPA.518..244A. doi:10.1016/j.nima.2003.10.072.
  10. Amoretti, M. та ін. (February 2004). The ATHENA antihydrogen apparatus. [en]. 518 (3): 679—711. Bibcode:2004NIMPA.518..679A. CiteSeerX 10.1.1.467.7912. doi:10.1016/j.nima.2003.09.052.
  11. . CERN. Архів оригіналу за 1 March 2012. Процитовано 1 лютого 2010.

Посилання

  • Запис для експерименту ATHENA на INSPIRE-HEP

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

ATHENA takozh vidomij yak eksperiment AD 1 buv doslidnickim proektom antimateriyi v en v CERN Zheneva U serpni 2002 roku ce buv pershij eksperiment iz otrimannya 50 000 nizkoenergetichnih atomiv antivodnyu yak povidomlyalosya v Nature U 2005 roci ATHENA buv rozformovanij i bagato kolishnih chleniv doslidnickoyi grupi pracyuvali nad nastupnim en Eksperimentalna ustanovkaSpravzhnya anigilyaciya materiyi antimateriyi za rahunok atoma antivodnyu v eksperimenti ATHENA Antiproton stvoryuye chotiri zaryadzheni pioni zhovti polozhennya yakih viznachayutsya mikrosmuzhkami kremniyu rozhevi pered tim yak vklasti energiyu v kristali CsI zhovti kubiki Pozitron takozh anigilyuye utvoryuyuchi poslidovni gamma promeni chervoni Aparat ATHENA skladavsya z chotiroh osnovnih pidsistem pastki zahoplennya antiprotoniv nakopichuvacha pozitroniv pastki zmishuvannya antiprotoniv pozitroniv i detektora anigilyaciyi antivodnyu Usi pastki v eksperimenti buli variaciyami pastki Penninga yaka vikoristovuye aksialne magnitne pole dlya poperechnogo utrimannya zaryadzhenih chastinok i ryad porozhnistih cilindrichnih elektrodiv dlya yih aksialnogo ulovlyuvannya Pastki zahoplennya ta zmishuvannya buli roztashovani poruch odna z odnoyu ta koaksialni z magnitnim polem 3 Tl vid nadprovidnogo solenoyida Pozitronnij akumulyator maye vlasnu magnitnu sistemu a takozh solenoyid z siloyu polya 0 14 Tesla Okremij kriogennij teploobminnik u otvori nadprovidnogo magnitu oholodzhuvav ulovlyuvachi ta zmishuvalni pastki priblizno do 15 K Aparat ATHENA mav vidkritu modulnu konstrukciyu yaka dozvolyala gnuchkist eksperimentiv osoblivo pri vvedenni velikoyi kilkosti pozitroniv u aparat Ulovlyuyucha pastka Ulovlyuyucha pastka spovilnyuvala zahoplyuvala oholodzhuvala ta nakopichuvala antiprotoni Dlya oholodzhennya antiprotoniv u pastku ulovlyuvach spochatku zavantazhuvali 3 108 elektroniv yaki oholodzhuvali sinhrotronnim viprominyuvannyam u magnitnomu poli 3 Tesla Yak pravilo AD dostavlyav v eksperiment 2 107 antiprotoniv z kinetichnoyu energiyeyu 5 3 MeV i trivalistyu impulsu 200 ns z intervalom 100 s Antiprotoni buli upovilneni v tonkij folzi ta zahopleni za dopomogoyu impulsnogo elektrichnogo polya Antiprotoni vtratili energiyu i vrivnovazhilisya z holodnimi elektronami zavdyaki kulonivskij vzayemodiyi Elektroni vikidalisya pered zmishuvannyam antiprotoniv z pozitronami Kozhen postril AD davav priblizno 3 103 holodnih antiprotoniv dlya eksperimentiv vzayemodiyi Pozitronnij akumulyator Akumulyator pozitroniv spovilnyuvav zahoplyuvav i nakopichuvav pozitroni viprominyuvani radioaktivnim dzherelom 1 4 109 Bk 22Na Protyagom 300 s nakopichuyetsya 2 5 108 pozitroniv 50 yakih pereneseno v pastku zmishuvannya de voni oholodzhuyutsya sinhrotronnim viprominyuvannyam Zmishuvalna pastka Zmishuvalna pastka mala aksialnu konfiguraciyu potencialu vkladenoyi pastki Penninga yaka dozvolyala dvom plazmam protilezhnogo zaryadu vstupati v kontakt U ATHENA sferoyidalna pozitronna hmara mozhe harakterizuvatisya zbudzhennyam i viyavlennyam aksialnih kolivan plazmi Tipovimi umovami buli 7 zberezhenih pozitroniv radius 2 2 5 mm dovzhina 32 mm a maksimalna shilnist 2 5 108 cm 3 Koaksialno oblasti zmishuvannya mizh zovnishnim radiusom pastki ta otvorom magnitu buv roztashovanij detektor anigilyaciyi antivodnyu Detektor anigilyaciyi antivodnyu Detektor buv rozroblenij shob zabezpechiti odnoznachni dokazi stvorennya antivodnyu shlyahom viyavlennya chasovih i prostorovih zbigiv anigilyaciyi antiprotona ta pozitrona koli nejtralnij atom antivodnyu virvavsya z elektromagnitnoyi pastki ta vdarivsya ob elektrodi pastki Antiproton zazvichaj anigilyuye na kilka zaryadzhenih abo nejtralnih pioniv Zaryadzheni pioni buli viyavleni dvoma sharami dvostoronnih chutlivih do poziciyi kremniyevih mikrosmuzhok Shlyah zaryadzhenoyi chastinki sho prohodit cherez obidva shari mozhna bulo rekonstruyuvati a dvi abo bilshe dorizhok sho peretinayutsya dozvolili viznachiti polozhennya abo vershinu anigilyaciyi antiprotona Pohibka u viznachenni vershini stanovila priblizno 4 mm i dominuye nevimiryana krivizna trayektorij zaryadzhenih pioniv u magnitnomu poli Vikno zbigu v chasi stanovilo priblizno 5 mikrosekund Ohoplennya tilesnim kutom oblasti vzayemodiyi stanovilo blizko 80 vid 4p Pozitron anigilyuyuchi z elektronom daye dva abo tri fotoni Pozitronnij detektor sho skladayetsya z 16 ryadiv kozhen z yakih mistit 12 scintilyuyuchih chistih kristaliv en buv rozroblenij dlya viyavlennya dvofotonnih podij sho skladayutsya z dvoh fotoniv z energiyeyu 511 keV yaki zavzhdi viprominyuyutsya odin za odnim Energetichna rozdilna zdatnist detektora stanovila 18 povnoyi shirini napivmaksimumu pri 511 keV a efektivnist viyavlennya fotopika dlya okremih fotoniv stanovila blizko 20 Maksimalna shvidkist zchituvannya vsogo detektora stanovila blizko 40 Gc Dopomizhni detektori vklyuchali veliki scintilyatorni lopati poza magnitom i tonkij chutlivij do poziciyi kremniyevij diod cherez yakij padayuchij promin antiprotoniv prohodiv pered tim yak potrapiti v pastku dlya zahoplennya Dlya otrimannya atomiv antivodnyu pozitronna yama v oblasti zmishuvannya bula zapovnena priblizno 7 107 pozitroniv i oholodzhena do temperaturi navkolishnogo seredovisha 15 gradusiv Kelvina Potim navkolo pozitronnoyi yami bula sformovana vkladena pastka Dali priblizno 104 antiprotoni buli zapusheni v oblast zmishuvannya shlyahom peremishennya pastki vid odniyeyi potencijnoyi konfiguraciyi do inshoyi Chas peremishuvannya stanovit 190 s pislya chogo vsi chastinki skidayut i proces povtoryuyut Podiyi sho zapuskayut kremniyevij detektor dlya formuvannya zobrazhennya tri storoni vluchayut u zovnishnij shar iniciyuyut zchituvannya yak kremniyevogo tak i CsI moduliv Vikoristovuyuchi cej metod u 2002 roci ATHENA vpershe zmogla virobiti kilka tisyach holodnih atomiv antivodnyu Kolaboraciya ATHENAChleni kolaboraciyi ATHENA zibralisya shob vidsvyatkuvati uspishne virobnictvo tisyach atomiv antivodnyu 20 veresnya 2002 roku Spivpracya ATHENA vklyuchala taki ustanovi Orhuskij universitet Daniya en Italiya CERN Genuezkij universitet Italiya Pavijskij universitet Italiya en Yaponiya Federalnij universitet Rio de Zhanejro Braziliya en Velikobritaniya Tokijskij universitet Yaponiya Cyurihskij universitet Shvejcariya Nacionalnij institut yadernoyi fiziki ItaliyaPrimitkiThousands of cold anti atoms produced at CERN Presreliz CERN 18 veresnya 2002 Amoretti M ta in 2002 Production and detection of cold antihydrogen atoms Nature 419 6906 456 459 Bibcode 2002Natur 419 456A doi 10 1038 nature01096 PMID 12368849 Amsler C Bonomi G Fontana A Kellerbauer A Lagomarsino V Rizzini E Lodi Rotondi A Testera G Venturelli L 10 serpnya 2014 The ATHENA experiment for the study of antihydrogen International Journal of Modern Physics A angl 29 20 1430035 Bibcode 2014IJMPA 2930035A doi 10 1142 S0217751X1430035X ISSN 0217 751X Ask The Experts Scientific American 293 3 124 September 2005 Bibcode 2005SciAm 293c 124 doi 10 1038 scientificamerican0905 124 ISSN 0036 8733 Fujiwara M C Amoretti M Amsler C Bonomi G Bouchta A Bowe P D Canali C Carraro C Cesar C L 30 lipnya 2008 Temporally Controlled Modulation of Antihydrogen Production and the Temperature Scaling of Antiproton Positron Recombination Physical Review Letters angl 101 5 053401 Bibcode 2008PhRvL 101e3401F doi 10 1103 PhysRevLett 101 053401 ISSN 0031 9007 PMID 18764390 Berg M Haack M Kors B 1 chervnya 2004 Brane flux interactions in orientifolds Fortschritte der Physik 52 67 583 589 arXiv hep th 0312172 Bibcode 2004ForPh 52 583B doi 10 1002 prop 200310148 ISSN 0015 8208 Cesar C L 2005 Cold Antihydrogen at ATHENA Experimental Observation and Beyond AIP Conference Proceedings angl Rio de Janeiro Brazil AIP 770 33 40 Bibcode 2005AIPC 770 33C doi 10 1063 1 1928839 Funakoshi R Amoretti M Bonomi G Bowe P D Canali C Carraro C Cesar C L Charlton M Doser M 19 lipnya 2007 Positron plasma control techniques for the production of cold antihydrogen Physical Review A angl 76 1 012713 Bibcode 2007PhRvA 76a2713F doi 10 1103 PhysRevA 76 012713 ISSN 1050 2947 Amoretti M Amsler C Bonomi G Bouchta A Bowe P D Carraro C Cesar C L Charlton M Doser M February 2004 Production and detection of cold antihydrogen atoms Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment angl 518 1 2 244 248 Bibcode 2004NIMPA 518 244A doi 10 1016 j nima 2003 10 072 Amoretti M ta in February 2004 The ATHENA antihydrogen apparatus en 518 3 679 711 Bibcode 2004NIMPA 518 679A CiteSeerX 10 1 1 467 7912 doi 10 1016 j nima 2003 09 052 CERN Arhiv originalu za 1 March 2012 Procitovano 1 lyutogo 2010 PosilannyaZapis dlya eksperimentu ATHENA na INSPIRE HEP

Дата публікації:
Топ