Alapvető szimmetriák vizsgálata antiprotonokkal = Study of fundamental symmetries using antiprotons

Horváth, Dezső

Aranyi, Attila

Barna, Dániel

Juhász, Bertalan

Sótér, Anna

Tőkési, Károly

Zalán, Péter

2013

QC05 Physical nature of matter / részecskefizika

Tevékenységünk a CERN Antiproton-lassítója melletti ASACUSA együttműködés különböző kísérleteihez kapcsolódik, főként az anyag és antianyag egyenértékűségét kimondó CPT-invariancia kísérleti ellenőrzésére. Hangolható lézerrel átmenetet stimulálunk antiprotonos héliumatom hosszú és rövid élettartamú állapotai között, az átmeneti energiából meghatározzuk az antiproton és az elektron tömegének hányadosát. A méréseinket egészen ritka és hideg gázban végezve, a lézerfrekvenciát frekvenciafésűvel stabilizálva, az atomi mozgás miatti Doppler-hatást kétfotonos gerjesztéssel csökkentve, a protonéhoz közeli pontosságot értünk el az antiproton tömegének meghatározásában. A lézer-mikrohullám-lézer hármas rezonancia módszerével meghatároztuk az antiproton mágneses momentumát hélium-4 és hélium-3 atomokban és az elméletivel egyező spektrumokat kaptunk. Prototípust építettünk az antihidrogén előállítására szolgáló kétmódusú Paul-csapdához és megépítettük az antihidrogén képződését ellenőrző detektorrendszerünket. Kisenergiájú antiproton és hidrogén molekula ütközésében meghatároztuk az egyszeres ionizációs hatáskeresztmetszeteket és elméleti számításokat végeztünk egyszeresen és kétszeresen differenciális hatáskeresztmetszetekre antiproton és hélium ütközéseiben, valamint hidrogén- és vízmolekula ionizációjára polarizált lézertérben. Megmértük az ionvezetés hőmérsékletfüggését kapillárisokban és rámutattunk, hogy kis energián rugalmas ütközés, nagyobbakon a Coulomb-taszítás dominál. | Our activity is connected to the experiments of the ASACUSA collaboration at the Antiproton Decelerator of CERN, mainly to the tests of CPT invariance, stating the equivalence of matter and antimatter. Using tunable lasers to stimulate transitions between short- and long-lived states in antiprotonic helium atoms, from the transition energies we determine the antiproton-to-electron mass ratio. Performing the measurements in low-pressure cold gas, stabilising the laser tune using a frequency comb and reducing the Doppler broadening from atomic motion using two-photon spectroscopy we managed to reach a precision of determining to antiproton mass close to that of the proton. Using a laser-microwave-laser triple resonance technique we have measured the magnetic moment of the antiproton in He-4 and He-3 atoms in agreement with the theoretical predictions. We have built a prototype of a two-tone Paul-trap for antihydrogen formation and also a detector system for testing antihydrogen annihilation. We have measured single ionization cross sections for collisions of low-energy antiprotons with hydrogen molecules and calculated singly and doubly differential cross sections for collisons of antiprotons with helium and also for the ionization of hydrogen and water molecules in a polarized laser field. Measured the temperature dependence of ionic conductivity in capillaries and showed that at low energies elastic collisions whereas at higher ones Coulomb repulsion dominate.

Monograph

PeerReviewed

application/pdf

http://real.mtak.hu/12188/1/72172_ZJ1.pdf

Horváth, Dezső and Aranyi, Attila and Barna, Dániel and Juhász, Bertalan and Sótér, Anna and Tőkési, Károly and Zalán, Péter (2013) Alapvető szimmetriák vizsgálata antiprotonokkal = Study of fundamental symmetries using antiprotons. Project Report. OTKA.

http://real.mtak.hu/12188/