ASACUSA実験

低速反陽子を用いた原子分光および衝突 (ASACUSA)、AD-3は、 CERNの反陽子減速器 (AD)での実験です。この実験は 1997 年に提案され、2002 年に AD からの反陽子ビームを使用してデータ収集を開始し、今後も AD およびELENA減速器施設で継続される予定です。

ASACUSA共同研究は、反陽子ヘリウムのレーザー分光法と反水素の超微細構造のマイクロ波分光法によってCPT対称性をテストしています。反水素と反陽子ヘリウムを使用して物質と反物質を比較し、物質と反物質の衝突を調べます。^{[1] [2] [3]}また、極低エネルギーでさまざまなターゲット上の反陽子の原子および原子核の断面積を測定します。 ^[4]

2020年にASACUSAはポール・シェラー研究所（PSI）と共同で、長寿命パイ中間子ヘリウムのスペクトル測定を報告した。^{[5] [6] [7]}

2022年にASACUSAは、気体および液体（ He-IおよびHe-II ）ターゲットに浮遊する反陽子ヘリウムのスペクトル測定を報告した。超流動相転移温度付近の温度で、スペクトル線の急激な狭まりが発見された。反陽子ヘリウムのスペクトル線の狭さと対称性は、He-IおよびHe-IIに浮遊する他の種類の原子とは対照的である。これは、レーザー励起中に比較的影響を受けない40 pmという桁違いに小さい軌道半径に関連していると仮定されている。 ^{[8] [9] [10]}${\displaystyle \sim}$

ASACUSA は、AD および ELENA 減速器から反陽子ビームを受け取ります。これらのビームは、高周波減速器を使用して 0.01 MeV のエネルギーに減速され、反陽子は MUSASHI トラップに蓄積されます。反水素原子を形成する陽電子は、放射性源から得られ、陽電子蓄積器に蓄積されます。反陽子と陽電子の混合により、二重カスプトラップ内で偏極した冷たい反水素が形成されます。このシステムからの偏極反水素原子は、測定が行われる分光計に入ります。 ^[11]${\displaystyle {\ce {Na^{22}}}}$

飛行中のHビームの超微細分光測定はラビ実験で行われた。共同研究チームは同様の測定を
H
飛行中。^{[12] [13]}

ELENAの完成を前に、これまで検出されていなかった反陽子ヘリウムの原子共鳴のスペクトル測定を目的として、新しい6mの静電ビームラインが建設され、
p
sを極低温ターゲットに送る。 ^[13] （2022年3月の反陽子ヘリウムスペクトル測定を含む以前の実験では、3mの高周波四重極を使用して減速した。
p
反陽子減速器からの放射光。 ^{[14] [8] [15]}）0.1 MeV ELENA
p
ビームラインに入るビームは幅1mmに集束され、開口部（長さ30mm、直径8mm）を通過する。ビームの横方向の水平および垂直寸法は、グリッド間隔20μmの金コーティングされたタングステンレニウム線のグリッドで構成されるビームモニターによって決定される。^[14]（ビームラインに沿って3つのモニターがあり、そのうち1つは極低温チャンバーの300mm上流にある。^[13]）ビームラインのさらに先には、ビームの横方向の水平および垂直寸法を打ち消すための3つの四極子磁石の配置がある。${\displaystyle \leq}$${\displaystyle \leq}$
p
ビーム拡大と、直径30mmと16mmの2つの開口部がある。開口部から出たビームは直径3mmに集束され、極低温ターゲットチャンバーの壁に取り付けられたOFHC銅フランジの直径6mmのチタン窓に当たる。 ^[13]アクリルとフッ化鉛チェレンコフ検出器がビームラインを監視し、
p
消滅。ビームライン圧力は0.8 mbで、ELENAビームライン圧力のmbよりもはるかに高い。圧力差は3つの500 L/sチタンイオンポンプと4つのターボ分子ポンプによって維持される。^[13]${\displaystyle \sim 10^{-9}}$

ヘリウムターゲットは、液体ヘリウム定流量クライオスタットに取り付けられたチタン（気体または超臨界相、He-I 70%）または OFHC 銅（He-I および He-II）製の 35 mm 直径の容器に収められています。容器は銅製の熱シールドで囲まれており、内側のシールドは冷却剤のヘリウム蒸気で冷却され、外側のシールドは液体窒素で冷却されます。マノメータと温度センサーの構成により、チャンバー内のヘリウムの状態を特徴付けるために使用されるデータが提供されます。1 MPa の圧力を維持できます。^[8]チャンバーには、チャンバー壁に真空ろう付けされた直径 75 μm または 50 μm の焼きなましチタン ウィンドウを介して反陽子がアクセスできます。^[8]これと反対側には、直径 28 mm、厚さ 5 mm の UV グレードのサファイア ウィンドウがあり、入射粒子ビームに対して反線形のレーザー光を透過します。^[8]溶融シリカ（SiO${\displaystyle \geq }$
₂）はビーム軸に垂直なチャンバー壁の反対側のフランジに取り付けられ、レーザー光を透過する。^{[13] [8]}クライオスタットの近く、ビームパイプの下には、300 ×200 ×20 mmのチェレンコフ検出器が配置されている。クライオスタットから出てくる粒子、例えば${\displaystyle \times }$${\displaystyle \times }$${\displaystyle ^{3}}$
p
-
p
消滅により検出器内でチェレンコフ放射が放出され、光電子増倍管によって検出される。^[8]

• 反陽子減速装置
• ATRAP実験
• ALPHA実験

INSPIRE-HEPにおけるASACUSA実験の記録