Anti-Hydrogène

Objectif:

 L’une des questions fondamentales de la physique actuelle concerne l’action de la gravité sur l’antimatière. D’un point de vue expérimental, aucune mesure directe n’a été réalisée sur des particules d’antimatière. Le CERN a donc lancé un programme auprès du Décélérateur d’Antiprotons (AD) qui permet d’envisager enfin une mesure de la gravité sur des atomes d’antihydrogène.L'objectif premier de cette expérience est de déterminer comment l'antimatière réagit par rapport à la gravitation. Cette expérience cherche à vérifier le signe de la gravité pour l’anti-matière, une théorie lui laissant la possibilité d’être négative ce qui se traduirait par une élévation et non une chute d’un atome d’anti-matière soumis à la seule force de la gravité terrestre. D’autres théories prédisant des déviations moins spectaculaires par rapport à la gravitation standard pourraient aussi être testées.

 Le programme de R&D de l'IRFU consiste a démontrer la faisabilité de la production d'ions H+ en utilisant une cible d'atomes de positronium (état lié électron-positon). Cette cible, soumise au bombardement d'antiprotons, devrait permettre de combiner ses positons aux antiprotons incidents.

Pour cela plusieurs défis sont à relever, dont les suivants qui font l'objet de l'activité a l'IRFU:
-créer des atomes de positronium en densité suffisante (1012 cm-2)
-les exploiter en un temps extrêmement court (142 ns) dans le but de former une cible aux antiprotons

Il sera ensuite possible de créer de l'anti-hydrogène neutre H et sous forme d'ions positifs H+. Noter que si on utilise des protons incidents au lieu des antiprotons, on obtient de l'hydrogene et des ions H-

Expériences Concurrentes


ALPHA        (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus)
ATRAP        (Antihydrogen Trap Collaboration)
ASACUSA    (Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons)
AEGIS        (Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy)
 

 Localisation

-L'appareillage permettant le test des performances du convertisseur de positons en positronium est situé au CERN 

-Les projets SOPHI et SELMA sont situés sur le centre CEA de Saclay (ancien Hall Saturne)

-Les tests de confinement et d'extraction des positons stockés se font a RIKEN (Wako, Japon)

 

Contribution de l'IRFU

L'IRFU (anciennement DAPNIA) a initié ce projet.

Il étudie et réalise un faisceau de positons intense.

Il étudie la conversion des positons en positronium en collaboration avec l'IRAMIS/LSI qui a une expertise dans l’utilisation des positons pour la mesure des défauts ponctuels dans les matériaux. Cette recherche se fait avec un groupe de ETH Zurich au CERN.

  Ampleur du projet

Anti-Hydrogène est un des premiers projets ANR du département: cette expérience est financée par l'IRFU, l'ANR et le département de l'Essonne.  Ce projet à taille humaine permet une vue d'ensemble du fonctionnement d'une expérience. L'enjeu, ambitieux et complexe, est fondamental pour la physique, car la découverte de l'anti-gravité conduirait à reconsidérer les modèles classiques au niveau le plus fondamental.

Participants

-CEA/IRFU
-CEA/IRAMIS
-ETH Zurich
-RIKEN

Contacts:

 

 

 

Maj : 25/05/2010 (784)

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