Pierścień antyprotonowy o bardzo niskiej energii (ELENA) - Extra Low ENergy Antiproton ring (ELENA)
| ELENA | Pierścień antyprotonowy o bardzo niskiej energii – dodatkowo spowalnia antyprotony pochodzące z AD |
|---|---|
| Eksperymenty AD | |
| ATENY | AD-1 Produkcja antywodoru i eksperymenty precyzyjne |
| PUŁAPKA | AD-2 Zimny antywodór do precyzyjnej spektroskopii laserowej |
| ASACUSA | AD-3 Spektroskopia atomowa i zderzenia z antyprotonami |
| AS | Eksperyment z komórkami antyprotonowymi AD-4 |
| ALFA | AD-5 Aparat do fizyki lasera antywodorowego |
| Egida | AD-6 Eksperyment z antywodorem Spektroskopia grawitacyjna z interferometrią |
| GBAR | AD-7 Grawitacyjne zachowanie antywodoru w spoczynku |
| BAZA | Eksperyment symetrii barionów i antybarionów AD-8 |
| PUMA | AD-9 antyprotonowa anihilacja materii niestabilnej |
Pierścień antyprotonowy o bardzo niskiej energii ( ELENA ) to sześciokątny pierścień magazynujący o długości 30 m , który spowalnia wiązki antyprotonów i dostarcza je do różnych eksperymentów AD . Znajduje się wewnątrz kompleksu Antiproton Decelerator (AD) w CERN w Genewie. Został zaprojektowany w celu dalszego spowolnienia wiązki antyprotonowej pochodzącej z deceleratora antyprotonów do energii 0,1 MeV w celu uzyskania dokładniejszych pomiarów. Pierwsza wiązka wyemitowała ELENA 18 listopada 2016 r. Oczekuje się, że pierścień będzie w pełni operacyjny do końca Long Shutdown 2 (LS2) w 2021 r.
Eksperyment GBAR (AD-7) był pierwszym eksperymentem, w którym wykorzystano wiązkę z ELENA, a pozostałe eksperymenty AD podążały za przykładem LS2, kiedy linie przenoszenia wiązki z ELENA zostały ułożone we wszystkich eksperymentach z wykorzystaniem obiektu.
ELENA spowalniacz
Eksperymenty AD i ELENA wymagają antyprotonów o energii około 3 do 5 KeV, odpowiednich do uwięzienia ich w pułapkach Penninga i przeprowadzenia dalszych pomiarów. AD wytwarza antyprotony o energii 5,3 MeV, które są następnie hamowane do ~5 keV przy użyciu folii degradera w każdej z konfiguracji eksperymentalnych.
Powoduje to utratę około 99,9% antyprotonów. Pierścień ELENA ze swoją skuteczną metodą chłodzenia wiązki i hamowania ma na celu zwiększenie efektywnej liczby antyprotonów, które można udostępnić do eksperymentów z antymaterią, poprzez zmniejszenie zużycia folii degradatorów.
Wydajność ELENA
| Pierścień antyprotonowy o niskiej energii (1982-1996) | |
|---|---|
| Akumulator antyprotonowy | Produkcja antyprotonów |
| Kolektor antyprotonowy | Spowolnione i przechowywane antyprotony |
| Fabryka Antymaterii (2000-obecnie) | |
| Spowalniacz antyprotonowy (AD) | Spowalnia antyprotony |
| Pierścień antyprotonowy o bardzo niskiej energii (ELENA) | Usuwa antyprotony otrzymane od AD |
ELENA dostarczy antyprotony o energii 100 KeV (w porównaniu z energią wiązki AD 5,3 MeV). Cykl wiązki przez pierścień ELENA trwa ~20 sekund, podczas gdy wyhamowuje antyprotony z 5,3MeV do 100KeV. Te antyprotony nadal wymagają dalszego spowolnienia przez same eksperymenty z użyciem folii degradera. Ale mniejsze spowolnienie spowodowane degradacją folii ostatecznie zwiększyłoby wydajność. Dzięki projektowi ELENA eksperymenty ATRAP , ALPHA i AeGIS osiągną dwukrotny wzrost liczby antyprotonów. Podczas gdy eksperyment ASACUSA , który wykorzystuje kwadrupol o częstotliwości radiowej (RFQD) i ultra-degraderową folię do hamowania, otrzyma dziesięciokrotny wzrost liczby antyprotonów.
W przeciwieństwie do AD, która może dostarczać antyprotony tylko do jednego eksperymentu na raz, ELENA jest w stanie dostarczyć je jednocześnie do czterech eksperymentów. Proponowane są zatem nowe eksperymenty, takie jak ReMi - Reaction Microscope.
Proces zwalniania
Pierwszy etap hamowania w ELENIE wykorzystuje wnękę o częstotliwości radiowej i obniża energię antyprotonów z 5,3 MeV do ~0,65 MeV. Podczas tego etapu wiązka jest rozdzielana, a metoda chłodzenia elektronów jest stosowana w celu zmniejszenia emitancji wiązki , umożliwiając zachowanie intensywności wiązki. Pod koniec tej procedury wiązka 0,65 MeV jest ponownie wiązana, a następnie spowalniana do 0,1 MeV przez jej rozłączenie i zastosowanie chłodzenia elektronów.
W okresie rozruchu, gdy AD był aktywnie wykorzystywany w swoich eksperymentach, jego wiązki nie były regularnie dostępne do testów ELENA. Dlatego do produkcji i jonów wykorzystano źródło jonów opracowane w Julich Forschungszentrum w Niemczech .
