stringtranslate.com

БАЗОВЫЙ эксперимент

официальный логотип BASE

BASE ( B aryon Antibaryon S ymmetry Experiment ), AD-8, является многонациональным сотрудничеством на объекте Antiproton Decelerator в ЦЕРНе , Женева. Целью японско-германского сотрудничества BASE [1] являются высокоточные исследования фундаментальных свойств антипротона , а именно отношения заряда к массе и магнитного момента .

Экспериментальная установка

Отдельные антипротоны хранятся в усовершенствованной системе ловушек Пеннинга , в основе которой лежит система с несколькими ловушками. Она состоит из резервуарной ловушки, [2] прецизионной ловушки, аналитической ловушки и охлаждающей ловушки. Резервуарная ловушка способна хранить антипротоны в течение нескольких лет [3] и позволяет BASE проводить эксперименты независимо от циклов ускорителя. Прецизионная ловушка предназначена для высокоточных измерений частоты, а аналитическая ловушка имеет сильное наложенное магнитное поле, которое используется для спектроскопии спин-флипа одиночной частицы . Измеряя скорость спин-флипа как функцию частоты внешнего магнитного привода, получается резонансная кривая. Вместе с измерением циклотронной частоты извлекается магнитный момент.

БАЗОВАЯ ФИЗИКА

Сотрудничество BASE разработало методы наблюдения первых переворотов спина одного захваченного протона [4] и применило метод двойной ловушки для измерения магнитного момента протона с точностью до трех частей на миллиард [5] , позже улучшенной до точности в 300 частей на триллион [6] , что является самым точным измерением этого фундаментального свойства протона. С изобретением метода двух частиц/трех ловушек BASE измерило магнитный момент антипротона с точностью до 1,5 частей на миллиард, что улучшило предыдущее самое точное сравнение протона/антипротона в этом секторе [7] более чем в 3000 раз. Это измерение представляет собой один из самых строгих тестов CPT-инвариантности с барионами на сегодняшний день и устанавливает самые строгие ограничения на взаимодействие антиматерии/темной материи на сегодняшний день. [8]

Вдохновленная этой работой, BASE также использовала детекторы ловушек Пеннинга в качестве аксионных галоскопов и вывела строгие узкополосные лабораторные ограничения на преобразование аксионов в фотоны. [9]

В 2022 году BASE измерила, что отношения заряда к массе протонов и антипротонов равны с точностью до 16 частей на триллион. [10] [11] Это измерение представляет собой наиболее точный тест CPT-инвариантности в барионном секторе и устанавливает первые дифференциальные ограничения на принцип слабой эквивалентности часов с использованием барионной антиматерии.

БАЗОВОЕ сотрудничество

Вид на экспериментальную зону BASE
Вид на экспериментальную зону BASE

В сотрудничестве BASE участвуют следующие учреждения:



Смотрите также

  1. Антипротонный замедлитель
  2. Эксперимент ТРАП
  3. Эксперимент ATRAP

Ссылки

  1. ^ "официальный сайт BASE".
  2. ^ Сморра, К.; Мозер, А.; Франке, К.; Нагахама, Х.; Шнайдер, Г.; Хигучи, Т.; Горп, СВ; Блаум, К.; Мацуда, Ю.; Квинт, В.; Уолц, Дж.; Ямадзаки, Ю.; Улмер, С. (15 октября 2015 г.). «Резервуар-ловушка для антипротонов». Международный журнал масс-спектрометрии . 389 : 10–13. arXiv : 1507.04147 . Бибкод : 2015IJMSp.389...10S. doi :10.1016/j.ijms.2015.08.007. ISSN  1387-3806. S2CID  106405164.
  3. ^ Селлнер, С; Бесирли, М; Бохман, М; Борхерт, MJ; Харрингтон, Дж; Хигучи, Т; Мозер, А; Нагахама, Х; Шнайдер, Г; Сморра, К; Танака, Т; Блаум, К; Мацуда, Ю; Оспелькаус, К; Квинт, Вт (31 августа 2017 г.). «Улучшенный предел времени жизни антипротонов, измеренного напрямую». Новый журнал физики . 19 (8): 083023. Бибкод : 2017NJPh...19h3023S. дои : 10.1088/1367-2630/aa7e73 . ISSN  1367-2630. S2CID  125095370.
  4. ^ Ulmer, S.; et al. (20 июня 2011 г.). "Наблюдение переворотов спина с одним захваченным протоном". Physical Review Letters . 106 (25): 253001. arXiv : 1104.1206 . Bibcode :2011PhRvL.106y3001U. doi :10.1103/PhysRevLett.106.253001. PMID  21770638. S2CID  13997553.
  5. ^ Mooser, A.; et al. (2014). «Прямое высокоточное измерение магнитного момента протона». Nature . 509 (7502): 596–599. arXiv : 1406.4888 . Bibcode :2014Natur.509..596M. doi :10.1038/nature13388. PMID  24870545. S2CID  4463940.
  6. ^ Шнайдер, Георг; Мусер, Андреас; Боман, Мэтью; Шён, Натали; Харрингтон, Джеймс; Хигучи, Такаши; Нагахама, Хироки; Селлнер, Стефан; Сморра, Кристиан; Блаум, Клаус; Мацуда, Ясуюки; Квинт, Вольфганг; Вальц, Йохен; Ульмер, Стефан (2017-11-24). "Измерение магнитного момента протона с помощью двойной ловушки с точностью 0,3 части на миллиард". Science . 358 (6366): 1081–1084. Bibcode :2017Sci...358.1081S. doi : 10.1126/science.aan0207 . ISSN  0036-8075. PMID  29170238. S2CID  206658547.
  7. ^ Сотрудничество ATRAP; DiSciacca, J.; Marshall, M.; Marable, K.; Gabrielse, G.; Ettenauer, S.; Tardiff, E.; Kalra, R.; Fitzakerley, DW; George, MC; Hessels, EA; Storry, CH; Weel, M.; Grzonka, D.; Oelert, W. (2013-03-25). "Одночастичное измерение магнитного момента антипротона". Physical Review Letters . 110 (13): 130801. arXiv : 1301.6310 . Bibcode : 2013PhRvL.110m0801D. doi : 10.1103/PhysRevLett.110.130801 . PMID  23581304. S2CID  14943420.
  8. ^ Сотрудничество ATRAP; DiSciacca, J.; Marshall, M.; Marable, K.; Gabrielse, G.; Ettenauer, S.; Tardiff, E.; Kalra, R.; Fitzakerley, DW; George, MC; Hessels, EA; Storry, CH; Weel, M.; Grzonka, D.; Oelert, W. (2013-03-25). "Одночастичное измерение магнитного момента антипротона". Physical Review Letters . 110 (13): 130801. arXiv : 1301.6310 . Bibcode : 2013PhRvL.110m0801D. doi : 10.1103/PhysRevLett.110.130801 . PMID  23581304. S2CID  14943420.
  9. ^ Девлин, Джек А.; Борхерт, Маттиас Дж.; Эрлевайн, Стефан; Флек, Маркус; Харрингтон, Джеймс А.; Латац, Барбара; Варнк, Ян; Вюрстен, Элиз; Боман, Мэтью А.; Мусер, Андреас Х.; Сморра, Кристиан; Визингер, Маркус; Уилл, Кристиан; Блаум, Клаус; Мацуда, Ясуюки (2021-01-25). «Ограничения на связь между аксионоподобной темной материей и фотонами с использованием настроенной схемы обнаружения антипротонов сверхпроводящего типа в криогенной ловушке Пеннинга». Physical Review Letters . 126 (4): 041301. arXiv : 2101.11290 . Bibcode : 2021PhRvL.126d1301D. doi : 10.1103/PhysRevLett.126.041301 . PMID  33576660. S2CID  231719186.
  10. ^ Борхерт, М. Дж.; Девлин, Дж. А.; Эрлевайн, СР.; Флек, М.; Харрингтон, Дж. А.; Хигучи, Т.; Латакц, Б. М.; Фёльксен, Ф.; Вюрстен, Э. Дж.; Аббасс, Ф.; Боман, МА (06.01.2022). «Измерение отношения заряда и массы антипротона к заряду протона на 16 частей на триллион». Nature . 601 (7891): 53–57. Bibcode :2022Natur.601...53B. doi :10.1038/s41586-021-04203-w. ISSN  0028-0836. PMID  34987217. S2CID  256822230.
  11. ^ "BASE открывает новые горизонты в сравнении материи и антиматерии". ЦЕРН . Получено 14.01.2022 .

Внешние ссылки

Запись для эксперимента BASE на INSPIRE-HEP