低エネルギー反陽子リング
旧CERNインフラ
CERNの低エネルギー反陽子リング（LEAR）
反物質施設
低エネルギー反陽子リング（1982–1996）
反陽子蓄積装置反陽子生成
反陽子コレクター減速され貯蔵された反陽子
反物質工場（2000年～現在）
反陽子減速器（AD）反陽子を減速する
超低エネルギー反陽子リング（ELENA）ADから受け取った反陽子を減速する

低エネルギー反陽子リング（LEAR ）は、1982年から1996年まで稼働していたCERNの粒子加速器でした。[1]このリングは、反陽子を減速・貯蔵し、反物質の性質を研究し、反水素原子を生成することを目的として設計されました。[2]このリングの反陽子は、CERN陽子シンクロトロンの反陽子コレクターと反陽子蓄積装置（AA）によって生成されました。 1995年の PS210実験では、少なくとも9個の反水素原子が生成されたことが確認されました。

実験セットアップ

LEARは、陽子シンクロトロン（PS）の南ホールに位置する円周78.5mの多目的貯蔵リングである。 [3] [4] 4つの直線セクションには、コンパクトな90°偏向磁石と8つの四重極ダブレットが交互に配置されている。各直線セクションは、内部ビームや電子冷却装置などの機器を収納できる8mのセクションと、1mの短いセクション2つから構成されている。 [4]使用されるC型（偏向）磁石は、入射と排出のためにリングの外側に開放されている。[5] LEARに使用される真空システムは、300℃でのベーキングに対応するように設計されている。[3]

通常、数十億個の反陽子の束がAAから取り出され、PSによって3.5 GeV/cから0.6 GeV/cまで減速される。[5] [6]束はLEARに移送され、そこで最低100 MeV/cまで減速、あるいは概ね1000 MeV/cまで加速される。[5]ほとんどの実験では「ビームストレッチャーモード」が使用され、超低速抽出によって高出力（連続）の反陽子が供給される。[5]別のモードである「内部ターゲット」では、ビームを数時間、あるいは数日間循環させ、ほとんどの粒子がガスジェットターゲットによって消費されるまで維持する。[7] [5]

LEAR曲げ磁石象限

確率的冷却は、LEAR実験装置の複数の段階で、異なるモーメントで実施されます。[5]確率的冷却の目的は、ビーム内の粒子の運動を制限し、そのエネルギーを特定の値に近づけることです。1987年からは、初期冷却実験（ICE）の電子冷却器を用いて確率的冷却を補完する電子冷却が装置に組み込まれました。[8] [9]冷却を用いることで、低エネルギー・低エミッタンスの高品質ビームを生成できるようになりました。[5]

結果

LEARの14年間の運営期間中に合計27の実験が行われた。[10]核子-反陽子消滅で生成される稀な中間子共鳴を分析するために、LEARでいくつかの中間子分光実験が設置された。[11]これらには、クリスタルバレル、OBELIX、JETSET実験が含まれる。[10]さらに、特定の陽子-反陽子相互作用を研究することで物質-反物質対称性を調査し、CP対称性の破れの詳細な測定を行った。[12]陽子と反陽子の質量差もLEARで10分の1の精度で研究された。[13] [10]

LEIRへの変換

1996年、LEARは低エネルギーイオンリングに改造され、それ以来、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）の鉛 イオン注入プロセスに使用されている。[1] [14] CERNでは、反陽子減速器を用いて低エネルギー反陽子の研究が継続されている。反陽子減速器はLEARの後継として建設され、2000年に稼働を開始した。[15]

参考文献

  1. ^ ab 「低エネルギー反陽子リング」CERN . 2021年8月17日閲覧。
  2. ^ “反物質の歴史 - 加速器時代”. 2001年2月22日. 2001年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年8月17日閲覧。
  3. ^ ab Plass, Gunther (1980年5月16日). 「低エネルギー反陽子実験施設（LEAR）の設計研究」(PDF) . Cern/Ps/Dl 80-7 .
  4. ^ ab Lefèvre, P.; Möhl, D.; Plass, G. (1980), Newman, WS (ed.), "The CERN Low Energy Antiproton Ring (LEAR) Project" , 11th International Conference on High-Energy Accelerators: Geneva, Switzerland, July 7–11, 1980 , Experientia Supplementum, vol. 40, Basel: Birkhäuser, pp.  819– 824, doi :10.1007/978-3-0348-5540-2_119, ISBN 978-3-0348-5540-2、 2023年8月7日取得
  5. ^ abcdefg Koziol, H.; Möhl, D. (2004-12-01). 「CERN低エネルギー反陽子プログラム：シンクロトロン」 . Physics Reports . 403– 404: 271– 280. Bibcode :2004PhR...403..271K. doi :10.1016/j.physrep.2004.09.003. ISSN  0370-1573.
  6. ^ Klapisch, R (1983-01-01). 「LEARプロジェクトとCERNにおける低エネルギー反陽子物理学（概要）」 . Physica Scripta . T5 : 140–142 . Bibcode :1983PhST....5..140K. doi :10.1088/0031-8949/1983/T5/023. ISSN  0031-8949. S2CID  250785310.
  7. ^ Kilian, K.; Möhl, D.; Gspann, J.; Poth, H. (1984), Gastaldi, Ugo; Klapisch, Robert (eds.), "Internal Targets for LEAR" , Physics at LEAR with Low-Energy Cooled Antiprotons , Ettore Majorana International Science Series, Boston, MA: Springer New York, pp.  677– 690, doi :10.1007/978-1-4684-8727-5_64, ISBN 978-1-4684-8727-5、 2023年8月7日取得
  8. ^ Poth, H.; Schwab, W.; Seligmann, B.; Wörtge, M.; Wolf, A.; Baird, S.; Bosser, J.; Chanel, M.; Haseroth, H.; Hill, CE; Ley, R.; Manglunki, D.; Möhl, D.; Tranquille, G.; Vallet, JL (1990-02-01). 「LEARにおける電子冷却実験のさらなる結果と評価」 .核物理研究における計測機器と方法 セクションA：加速器、分光計、検出器および関連機器. 287 (1): 328– 332.書誌コード:1990NIMPA.287..328P. doi :10.1016/0168-9002(90)91818-V. ISSN  0168-9002。
  9. ^ Krienen, F. (1980), Newman, WS (ed.), "Initial Cooling Experiments (ICE) at CERN" , 11th International Conference on High-Energy Accelerators: Geneva, Switzerland, July 7–11, 1980 , Experientia Supplementum, vol. 40, Basel: Birkhäuser, pp.  781– 793, doi :10.1007/978-3-0348-5540-2_115, ISBN 978-3-0348-5540-2、 2023年8月7日取得
  10. ^ abc Bloch, Philippe (2012年6月11日). 「リアの物理学の遺産」. CERN Bulletin .
  11. ^ Gianotti, P. (2005). 「LEARからHESRへ：反陽子を用いた中間子分光法の過去、現在、そして未来」 AIP会議論文集. 768. AIP: 204– 208. Bibcode :2005AIPC..768..204G. doi :10.1063/1.1932911.
  12. ^ Kounnas, C.; Lahanas, AB; Pavlopoulos, P. (1983-08-04). 「ストレンジ粒子崩壊におけるCP対称性の破れ効果の限界」. Physics Letters B. 127 ( 5): 381– 383. Bibcode :1983PhLB..127..381K. doi :10.1016/0370-2693(83)91022-5. ISSN  0370-2693.
  13. ^ Gabrielse, G.; Fei, X.; Orozco, L.; Tjoelker, R.; Haas, J.; Kalinowsky, H.; Trainor, T.; Kells, W. (1990年9月). 「反陽子質量の測定結果における千倍の改善」. Physical Review Letters . 65 (11): 1317– 1320. Bibcode :1990PhRvL..65.1317G. doi :10.1103/PhysRevLett.65.1317. ISSN  0031-9007. PMID  10042233.
  14. ^ Katarina Anthony (2012). 「LEAR：時代を先取りした機械」CERN速報。
  15. ^ 「反陽子減速装置」CERN . 2021年8月17日閲覧。
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