تجربة AEgIS

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
عرض بزاوية 360 درجة للمنطقة التجريبية التابعة لـ AEgIS.

تجربة AEgIS ( تجربة المادة المضادة : الجاذبية ، التداخل ، التحليل الطيفي )، AD-6 ، هي تجربة تُجرى في منشأة مُسرِّع البروتونات المضادة في مركز سيرن . هدفها الرئيسي هو قياس تأثير مجال جاذبية الأرض على ذرات الهيدروجين المضاد بدقة عالية. [ 1 ] القيود غير المباشرة التي تفترض صحة، على سبيل المثال، عالمية السقوط الحر ، أو مبدأ التكافؤ الضعيف، أو تناظر CPT، حتى في حالة المادة المضادة، تُقيِّد السلوك الجاذبي الشاذ إلى مستوى لا يمكن فيه الحصول على إجابات إلا من خلال قياسات دقيقة. في المقابل، تُعد تجارب المادة المضادة ذات الدقة الكافية ضرورية للتحقق من صحة هذه الافتراضات الأساسية. طُرح مشروع AEgIS لأول مرة في عام 2007. [ 2 ] اكتمل بناء الجهاز الرئيسي في عام 2012. ومنذ عام 2014، تم تشغيل نظامي ليزر بأطوال موجية قابلة للضبط (بدقة بضعة بيكومترات ) ومتزامنين على مستوى النانوثانية لإثارة ذرات محددة بنجاح. [ 3 ]

في عام 2024، حققت شركة AEgIS أول تجربة عملية لتبريد غاز مكون من ذرات البوزيترونيوم باستخدام الليزر. [ 4 ] وفي أبريل 2025، أعلنت الشركة عن كاشف جديد للمادة المضادة مصنوع من كاميرات هواتف ذكية معدلة. وقد حقق هذا الكاشف أعلى عدد من البكسلات مقارنةً بأي كاشف تصوير آخر حتى الآن. [ 5 ]

الإعداد التجريبي والفيزياء لـ AEgIS

نموذج مبسط لذرة الهيدروجين المضاد في الحالة الأرضية

سيسعى مشروع AEgIS إلى تحديد ما إذا كانت الجاذبية تؤثر على المادة المضادة بنفس الطريقة التي تؤثر بها على المادة العادية ، وذلك عن طريق اختبار تأثيرها على حزمة من ذرات الهيدروجين المضاد. ويستخدم الإعداد التجريبي المقترح مقياس انحراف موير لقياس الإزاحة الرأسية لحزمة من ذرات الهيدروجين المضاد الباردة التي تتحرك في مجال جاذبية الأرض. [ 6 ]

In the first phase of the experiment (running until 2018), antiprotons from the Antiproton Decelerator (AD) with a kinetic energy of 5.3MeV had to pass through a series of aluminum foils which acted as so-called degraders, slowing down a fraction of the fast antiprotons to few keV. The slow antiprotons were then further cooled by merging them with extra cold trapped electrons (electron cooling) and finally trapped inside a Malmberg–Penning trap.[7] An intense radioactive β+ source (22Na) was used to produce positrons, which were accumulated in a Surko-type storage trap at low pressure (3e-8 mbar). These positrons were implanted into a nano-structured porous silicon target in order to efficiently form positronium (Ps) - even at cryogenic temperatures in Ultra-high vacuum (UHV).[8] A cloud of positronium emerging from the target was then excited to a Rydberg level of n=16/17 by using laser-induced two-step optical transitions.[3] Inside the Malmberg–Penning trap, the charge exchange reaction between cold antiprotons and Rydberg-Ps took place, leading to the formation of Rydberg-antihydrogen with high efficiency in the form of a 4π pulse.[9][10]

Ps∗+p¯⟶H∗¯+e−{\displaystyle \mathrm {Ps^{*}+{\bar {p}}\longrightarrow {\bar {H^{*}}}+e^{-}} } (Charge exchange reaction)

In the second phase of the AEGIS experiment, starting from 2021 after AEgIS has been successfully connected to the new antiproton deceleration and storage ring ELENA, the Rydberg antihydrogen atoms will be channeled into a beam. In an arrangement known as a Moiré deflectometer, the beam will then pass through a series of matter gratings before striking an imaging detector. Antihydrogen atoms that come in contact with a grating will annihilate upon doing so; those that pass the gratings will form a diffraction pattern captured by the imaging detector at which they too will annihilate.[11]

At each grating and at the final imaging detector, a structure of plastic scintillators and set of silicon photomultipliers are installed, to detect the approximate quantity of ionizing radiation produced by annihilation at each grating and at the final imaging detector. This set of detectors is called Scintillator Assemblies to Reveal Annihilations, or SARA.[12]

تُعيد مواقع الإفناء في كاشف التصوير إنتاج نمط دوري من المناطق المضيئة والمظللة. هذا النمط شديد الحساسية للإزاحات الرأسية الصغيرة للذرات المضادة أثناء طيرانها الأفقي - وبالتالي يمكن تحديد قوة جاذبية الأرض على الهيدروجين المضاد بدقة عالية، بهدف مبدئي يصل إلى 1%. [ 6 ]

التعاون بين AEgIS

إعداد تجريبي لليزر في AEgIS
يقف ستيفان هايدر، المنسق الفني لـ AEgIS، أمام الجهاز الرئيسي. الجزء الذي تم إزالته يُطلق عليه بين زملائه اسم "الشمس" لوجود عدة أدوات بارزة من الحافة الدائرية المركزية.

يضم التعاون في AEgIS المؤسسات التالية: [ 13 ]

انظر أيضاً

  1. مُخفِّض البروتون المضاد
  2. تجربة GBAR
  3. تجربة ألفا

مراجع

[ 1 ] [ 2 ] [ 7 ] [ 6 ] [ 3 ] [ 10 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 14 ]

  1. 1 2 دوسر، م. (2022). تقرير حالة تجربة AEgIS لعام 2021 (ملف PDF) . سيرن. جنيف. لجنة تجارب SPS وPS، SPSC.
  2. 1 2 دروبيتشيف، جي. يو؛ دوسر، إم.؛ وآخرون (2007). مقترح لتجربة إيجيس في مُبطئ البروتونات المضادة في سيرن (تجربة المادة المضادة: الجاذبية، والتداخل، والتحليل الطيفي) . سيرن. جنيف. لجنة تجارب SPS، SPSC.
  3. 1 2 3 أغيون، س.؛ وآخرون (مجموعة AEgIS) (يوليو 2016). "إثارة مستوى n=3 للبوزيترونيوم باستخدام الليزر لإنتاج الهيدروجين المضاد" . مجلة Physical Review A. 94 ( 1) 012507. Bibcode : 2016PhRvA..94a2507A . doi : 10.1103/PhysRevA.94.012507 . hdl : 11311/1007035 .
  4. ^ كويتشيو، فرانشيسكا؛ INFN (2024-11-20). "CERN: أول تبريد بالليزر لسحابة من ذرات البوزيترونيوم" . المعهد الوطني للفيزياء النووية . تم الاسترجاع بتاريخ 15/09/2025 .
  5. ↑ "مشروع AEgIS يحوّل مستشعرات الهواتف الذكية إلى كاميرا مضادة للمادة بدقة غير مسبوقة" . سيرن . 8 سبتمبر 2025. تاريخ الاطلاع: 15 سبتمبر 2025 .
  6. 1 2 3 أغيون، س.؛ أهلين، أ.؛ أمسلر، س.؛ وآخرون (مجموعة AEgIS) (يوليو 2014). " مقياس انحراف موير للمادة المضادة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 5 4538. Bibcode : 2014NatCo...5.4538A . doi : 10.1038/ncomms5538 . PMC 4124857. PMID 25066810 .  
  7. 1 2 تيتجي، آي سي؛ وآخرون. (أغسطس 2020). "بروتوكول لإنتاج الهيدروجين المضاد النبضي في جهاز AEgIS" . مجلة الفيزياء: سلسلة المؤتمرات . 1612 (1) 012025. Bibcode : 2020JPhCS1612a2025T . doi : 10.1088/1742-6596/1612/1/012025 . hdl : 11572/297549 . S2CID 225388648 . 
  8. 1 2 ماريازي، س.؛ وآخرون (مجموعة AEgIS) (مايو 2021). "بوزيترونيوم حراري عالي الإنتاجية عند درجة حرارة الغرفة ينبعث من أهداف سيليكونية نانوية القنوات مضبوطة مورفولوجيًا" . مجلة الفيزياء ب: الفيزياء الذرية والجزيئية والبصرية . 54 (8): 085004. Bibcode : 2021JPhB...54h5004M . doi : 10.1088/1361-6455/abf6b6 . hdl : 10852/92391 . S2CID 234865124 . 
  9. 1 2 أنتونيلو، م.؛ وآخرون (مجموعة AEgIS) (يوليو 2020). "دراسات سرعة ريدبيرغ-بوزيترونيوم والتأين الذاتي في مجال مغناطيسي بقوة 1 تسلا وبيئة مبردة" . مجلة Physical Review A. 102 ( 1) 013101. arXiv : 1911.04342 . Bibcode : 2020PhRvA.102a3101A . doi : 10.1103/PhysRevA.102.013101 . S2CID 207853146 . 
  10. 1 2 أمسلر، سي.؛ أنتونيلو، إم.؛ بيلوف، إيه.؛ وآخرون (مجموعة AEgIS) (فبراير 2021). "الإنتاج النبضي للهيدروجين المضاد" . فيزياء الاتصالات . 4 (1): 19. Bibcode : 2021CmPhy...4...19A . doi : 10.1038/s42005-020-00494-z . hdl : 10852/92284 . S2CID 231858825 . 
  11. ^ بيرجولد ، مايكل. أورسوتشي، دافيد؛ جواتيري، فرانشيسكو؛ ألفارو، سارة؛ أوزينس، ماركيس؛ بيرجمان، بنديكت. بوريان، بيتر؛ بروسا، روبرتو سينين؛ كامبر، أنطوان؛ كارافيتا، روجيرو؛ كاستيلي، فابريزيو. سيرشياري، جيوفاني؛ سيوريلو، رومان جيرزي؛ الشهيمي، أحمد؛ كونسولاتي، جيوفاني؛ دوسر، مايكل. إلياسزوك، كامل؛ فيرغسون، رايلي كريج؛ جيرمان، ماتياس. جيزكزاك، آنا؛ جلوجلر، ليزا؛ غراتشيكوفسكي، لوكاسز؛ جروسبارت، مالجورزاتا؛ جوساكوفا، ناتالي؛ جوستافسون، فريدريك. حيدر، ستيفان؛ هاك، سيفا؛ هوجينشميت، كريستوف؛ يانيك، مالجورزاتا آنا؛ يانوشك، تيموتيوس هنريك؛ كاسبروفيتش، جرزيجورز؛ كمبني، كاميلا؛ خاتري، غانشيامبهاي؛ كلوسوفسكي، لوكاسز؛ كورناكوف، جورجي؛ كرومينز، فالتس؛ لابو، ليديا؛ لينك، آدم. ماريازي، سيباستيانو؛ موسكال، باول. نوفيكا، دوروتا؛ باندي، بيوش؛ بيكاك، دانيال؛ بيناسا، لوكا؛ بتراسيك، فويتيك؛ بيوينسكي، ماريوس؛ بوسبيسيل، ستانيسلاف؛ بوفولو، لوكا؛ بريلز، فرانشيسكو؛ رانجوالا، صادقالي؛ راوشندورفر، تاسيلو؛ روات، بهارات؛ ريناكر، بنيامين. رودين، فولوديمير؛ رون، أولي؛ سانداكر، هايدي؛ شارما، سوشيل؛ سموليانسكي، بيتر؛ سوفينسكي، توماش؛ تيفيلسكي، داريوس؛ فافيدياديس، ثيودوروس؛ فولبوني، ماركو؛ ويلش، كارستن بيتر؛ زاوادا، ميخال؛ زيلينسكي، ياكوب؛ زورلو، نيكولا (4 أبريل 2025). "تحديد رؤوس إفناء البروتون المضاد في الوقت الحقيقي بدقة دون الميكرومتر" . مجلة ساينس أدفانسز . 11 (14). doi : 10.1126/sciadv.ads1176 . PMC 11963966 . 
  12. ↑ كونتي، ب.؛ كونسولاتي، ج.؛ براتا، م.؛ بيرغولد، م.؛ كارافيتا، ر.؛ فيرغسون، ر.؛ غروسبارت، م.؛ غواتيري، ف.؛ حيدر، س.؛ خاتري، ج.؛ لابو، ل.؛ موسكال، ب.؛ مونستر، م.؛ بيناسا، ل.؛ شارما، س. (1 يناير 2026). "تجربة AEgIS في CERN: تصميم وتشغيل SARA (مجموعات الوميض للكشف عن عمليات الإفناء)". مجلة الأجهزة . 21 (01) P01022. doi : 10.1088/1748-0221/21/01/P01022 .
  13. ↑ تعاون AEgIS؛ كارافيتا، ر.؛ ألفارو كامبوس، س.؛ أوزينس، م.؛ بيرغهولد، م.؛ بيرغمان، ب.؛ بوريان، ب.؛ بروسا، ر.س.؛ كامبر، أ.؛ كاستيلي، ف.؛ سيركياري، ج.؛ سيوريلو، ر.؛ شيهايمي، أ.؛ كونسولاتي، ج.؛ دوسر، م. (2025-07-07). "تجربة AEgIS: التقدم والتوقعات المستقبلية" . وقائع العلوم . 480 : 024. doi : 10.22323/1.480.0024 . hdl : 11311/1301054 .
  14. ↑ غلوغلر، إل تي (2024). "تبريد البوزيترونيوم بالليزر عبر الانتقال 13S−23P باستخدام نبضة ليزر واسعة النطاق" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 132 (8) 083402. doi : 10.1103/PhysRevLett.132.083402 . hdl : 11311/1261341 . PMID 38457696 .