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Expérience GBAR : Décélérateur d’antiprotons installé

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Audric Husson en train de travailler sur le tout nouveau Décélérateur d’antiprotons de GBAR, que son équipe a conçu et installé, et qu’elle met actuellement en service. (Image : Maximilien Brice/CERN)

Si la matière tombe, l’antimatière en fait-elle de même ? Un nouvel élément, un Décélérateur d’antiprotons, vient d’être installé dans l’expérience GBAR (Gravitational Behaviour of Antihydrogen at Rest), qui nous donnera la réponse à cette question grâce à son étude du comportement gravitationnel de l’antihydrogène au repos.

Située dans le hall du Décélérateur d’antiprotons (AD), l’expérience GBAR mesurera l’accélération d’atomes d’antihydrogène en chute libre dans le champ gravitationnel de la Terre. Pour ce faire, quelque chose de spécial doit être produit en amont : des ions d’antihydrogène, composés chacun d’un antiproton et de deux positons, qui gravitent autour de lui. Si ces particules sont très difficiles à produire, elles sont plus faciles à manipuler que les atomes d’antihydrogène, grâce à leur charge positive.

Les antiprotons, le premier ingrédient des ions d’antihydrogène, seront fournis par le nouvel anneau de décélération ELENA (Extra Low Energy Antiproton). Plus leur énergie sera basse, plus grande sera la probabilité que des ions d’antihydrogène se forment. Ainsi, l’énergie du faisceau arrivant d’ELENA sera ramenée de 100 KeV à seulement 1 KeV par le nouveau Décélérateur d’antiprotons de GBAR.

Les positons, le second ingrédient, seront créés à l’aide de l’accélérateur linéaire de GBAR, installé début 2017.

Une semaine après que les premiers antiprotons ont circulé dans l’anneau de décélération ELENA, une ligne d’extraction d’antiprotons a été installée entre celui-ci et le Décélérateur de GBAR.

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La ligne d’extraction qui relie ELENA au Décélérateur de GBAR, récemment installé. (Image : Julien Ordan/CERN)

Dans les mois à venir, les premiers antiprotons se déplaceront d’ELENA vers GBAR, qui sera la première des cinq expériences situées dans le hall AD à recevoir un faisceau d’ELENA.

Entretemps, le Décélérateur et le linac seront soigneusement préparés pour la première phase de l’expérience, destinée à produire les premiers ions d’antihydrogène. « La trajectoire du faisceau, son énergie et l’efficacité du système sont les trois éléments que nous mesurerons pour nous assurer que le faisceau d’antiprotons se comporte comme nous l’avions prévu. Nous devons connaître le nombre exact d’antiprotons dans un paquet et la vitesse à laquelle diminue leur énergie lors de leur passage dans les chambres du Décélérateur », explique Audric Husson, membre de l’équipe qui a conçu et installé le nouvel élément, et qui est actuellement responsable de sa mise en service.

Le reste de l’équipement requis pour mesurer la chute des atomes d’antihydrogène sera installé d’ici à fin 2018. Les premières données pourraient même être collectées avant le deuxième long arrêt, qui doit commencer en janvier 2019 et au cours duquel le complexe d’accélérateurs sera fermé pour des travaux d’amélioration.

Voir en ligne : Article du CERN