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.
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
Contacts:
maj : 25-05-2010 (784)
Le contenu énergétique de l'Univers 
Antimatière
Le service de Physique des Particules Le service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme
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18 janvier 2012
L’expérience appelée GBAR (Gravitational Behaviour of Antihydrogen at Rest), vise à observer la chute d’atomes d’antimatière formés à l’aide d’un accélérateur de particules, afin de vérifier s’ils se comportent comme la matière habituelle. Cette mesure est un test important du principe d’équivalence d’Einstein et des symétries fondamentales de l’Univers.
L’équipe menée par P.Pérez de l’Irfu/SPP, qui travaille depuis 7 ans à la conception de l’expérience, vient de voir ses efforts ... Lire la suite » |
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27 avril 2008
Un fait marquant commun Irfu - Iramis
Le positronium est un état lié entre un électron et son antiparticule, le positon. La production de nuages d’atomes de positronium dans le vide est une condition nécessaire pour réaliser de nouveaux types d’expériences en physique fondamentale sur la gravité et l’antimatière, mais offre aussi un intérêt certain comme sonde des matériaux poreux à l’échelle nanométrique. Une collaboration originale regroupant entre autres des physiciens de l’Irfu et de l’Iramis du CEA-Saclay a réussi à produire ce positronium à un taux record dans des ... Lire la suite » |
 | Publications
Measurement of the ortho-positronium confinement energy in mesoporous thin films P. Crivelli et al., Phys. Rev. A 81 , 052703 (2010).
Positronium Cooling in Porous Silica Measured via Doppler Spectroscopy D. B.. Cassidy et al., Phys. Rev. A 81, 012715 (2010).
A mini linac based positron sourceP. Pérez et al., Phys. Status Solidi C 6, 2462 (2009).
Mesoporous silica films with varying porous volume fraction: Direct correlation between ortho-positronium annihilation decay and escape yield into vacuum L. Liszkay et al., Appl. Phys. Lett. 95, 124103 (2009).
Ortho-positronium reemission yield and energy in ... Lire la suite » |
 | Schéma général de l'expérience
Pour atteindre le but final de l'expérience, il faut combiner plusieurs éléments faisant appel chacun à des disciplines différentes de la physique expérimentale. La production des positons en nombre suffisant se fera au moyen d'un accélérateur d'électrons (voir projets SELMA et SOPHI). Le stockage des positons produits sera effectué à l'aide d'un piège de Penning-Malmberg du type développé par C. Surko à San Diego ou bien par A. Mohri à RIKEN. Ils seront ensuite extraits de ce piège et déversés sur un ... Lire la suite » |
 | Principe de l'expérience
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| Collaboration internationale:
Plusieurs collaborations couvrent ce projet:
- Laboratoire de Physique Atomique de RIKEN au Japon pour le savoir faire du piège à positons.
- Sigmaphi (Vannes) pour le développement du système magnétique de capture de positons.
- Linac Technologies (Orsay) pour l’adaptation d’un linac commercial.
- IRAMIS/LSI pour l’expertise dans l'utilisation des positons en physique des matériaux.
- AIST a Tsukuba (Japon) pour leur expertise et appareillage permettant d'etudier le positronium créé dans les matériaux.
- L’équipe de ETH Zurich ... Lire la suite » |
| Historique et principaux jalons
9/12/2004: Le conseil scientifique du DAPNIA/SPP approuve un programme de R&D sur les méthodes menant à la production d’anti-hydrogène en utilisant du positronium.
15/04/2005: Dapnia (Irfu) Brevet Français N° 2 852 480
03/2008: SOPHI arrive au labo.
07/2008: SELMA arrive au labo.
12/2008: premiers runs à basse intensité.
06/2009: runs à 0.14 mA.
12/2009: premières observations d'un signal de positons rapides (MeV).
Etat du projet
Un matériau nanoporeux en SiO2 qui convertit les ... Lire la suite » |
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 | (Source de Positons de Haute Intensité) Le projet de mesure de l'accélération de la pesanteur pour des atomes d'antihydrogene nécessite de produire une cible dense de positronium, état lié e+e- dont la durée de vie de l’état triplet est de 142 ns. Pour cela il faut disposer d’une grande quantité de positons « lents » (gamme d’énergie allant de l’eV à quelques dizaines de keV). Les sources radioactives à base de Na22 ne sont pas assez intenses. De plus, il faut tenir compte de l’efficacité du processus de modération qui permet de ralentir les positons. Celle-ci varie de 10-5 à 10-2 selon le ... Lire la suite » |
 | (Source d'Electrons pour les Matériaux et l'Antimatière)
En Novembre 2006, la candidature ASTRE déposée au Conseil Général de l’Essonne est retenue sous le nom SELMA. Cela permet de financer l’achat d’un petit linac commercialisé par la société Linac Technologies, située à l’entrée du domaine de l’université d’Orsay. Cette société propose dans son catalogue un petit linac à électrons basé sur un magnétron comme source RF plutôt que le classique klystron. Le prix le rend plus abordable que les linacs à klystron ou le Rhodotron, commercialisé par IBA. ... Lire la suite » |
