CERNが反物質の重力相互作用の実験を開始

反物質の重力相互作用は、実験で直接測定されていないため、反物質が通常の物質と同じか異なるかは謎に包まれている。このほどCERNはALPHA後継機ALPHA-gとGBARの2つの新しい装置で、この謎を解くための実験を開始した。

 

ALPHAからALPHA-gへ

ALPHAは、得られた中性の反水素原子を磁気トラップに閉じ込め、レーザー光やマイクロ波を照射して内部構造を測定するものであった。ALPHA-g(下図)は、反陽子減速装置(AD)から反陽子を取り出し、ナトリウム22源からの陽電子と衝突させることによって中性の抗水素原子を作るALPHA実験と非常によく似ている。

 

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Credit: ALPHA-g@CERN

ALPHA-g実験は、垂直方向の同様の捕捉装置を有する。垂直配置によりトラップ磁場をオフにし、原子が重力の影響下にある状態で、反水素原子が消滅する垂直位置を正確に測定する。これらの位置から重力の影響を測定することを可能にする。下図はALPHA-gの検出装置。

 

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Credit: ALPHA-g@CERN

GBAR

また、反陽子減速装置ホール(下図)にあるGBARの実験では、ELENA減速リングから供給される反陽子と小型の線形加速器から生成される陽電子を用いて、反陽子1個と陽電子2個からなる抗水素イオンを作る。次に、反水素イオンをトラップし、超低温(約10μK)まで冷却した後、レーザー光を用いて1つの陽電子を除去し、中性の原子に変換する。この時点で、中性の抗原がトラップから放出され、20センチメートルの高さから落下する間にデータを取得する。

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Credit: GBAR@CERN

 

ALPHA-gは、運転に必要な安全認可を受けた後、10月30日に運転開始、ELENAは7月20日に最初のビームをGBAR(下図)に投入した。その後、減速機とGBARの研究者はビームの配信を完璧にしようとしていました。 ALPHA-gとGBARは、CERNの加速器が2年間のメンテナンス作業のために停止する前に、彼らの実験を行う予定である。

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Credit: GBAR@CERN>

重力相互作用に反物質と物質の挙動の違いを発見できれば、重力の量子論の進展につながり、宇宙が反物質ではなく物質で作られている謎が解明されると期待されている。

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