antihydrogen trapping and resonant interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13...

23
Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, 14. רררר רררEli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions

Upload: chester-green

Post on 17-Jan-2018

222 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר אלי שריד

TRANSCRIPT

Page 1: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Eli SaridALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions

Page 2: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

The ALPHA Collaboration

University of Aarhus, Denmark

Auburn University, USA University of British Columbia, Canada

University of California Berkeley, USA

Simon Fraser University,Canada

University of Calgary,Canada University of Liverpool, UK NRCN - Nucl. Res.

Center Negev, Israel

Federal University ofRio de Janeiro, Brazil

RIKEN, Japan

University of Wales Swansea, UK

University of Tokyo,Japan

TRIUMF,Canada

Page 3: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Page 4: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Duoplasmatron= Source 90 keV (kinetic energy)

LINAC2= Linear accelerator 50 MeV

PSBooster= Proton Synchrotron Booster

1.4 GeV PS= Proton Synchrotron

25 GeV SPS= Super Proton

Synchrotron 450 GeV LHC= Large Hadron

Collider 7 TeV

We are not LHC (No Higgs in this talk…)

Page 5: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

ALPHA EXPERIMENTALPHA EXPERIMENT

Page 6: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

The dream - Antihydrogen Spectroscopy

1s-2s two-photon spectroscopy

• Doppler effect cancels• High precision in matter sector• test of CPT theorem

f(1S-2S) = 2 466 061 102 474 851(34) Hz - Hänsch group

Page 7: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Antihydrogen ProductionAntihydrogen Production

Na-22Na-22ee++ Production Production

(MeV)(MeV)ModerationModeration

Accumulation (eVAccumulation (eV)Cooling ( ~ meV)Cooling ( ~ meV)

108 e+

ADADp- Production

(GeV)Deceleration

(MeV)Trapping (keV)Cooling (~ meV)

104 p-

Hbar Formation mechanism: • Radiative recombination

– Binding E. deep; Formation rates low, ~T-0.6

• Three-body recombination – Binding E. shallow; Formation rate high, ~T-4.5

Page 8: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

ATHENA- 2002

Positron Accumulator

AntihydrogenDetector

0 1 m

0 10 cm

Na-22Source

DetectorAntiproton

Capture Trap Mixing Trap

CsI crystals

Si stripdetectors

Cryostat

Antiproton Accumulation &Mixing with positrons

e+3 T superconducting solenoid

Page 9: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Antihydrogen TrappingAntihydrogen Trapping

Na-22Na-22ee++ Production Production

(MeV)(MeV)ModerationModeration

Accumulation (eVAccumulation (eV)Cooling ( ~ meV)Cooling ( ~ meV)

108 e+

ADADp- Production

(GeV)Deceleration

(MeV)Trapping (keV)Cooling (~ meV)

104 p-

Superimpose Magnetic TrapU=-µB

0.7 K/T per Bohr magneton

Page 10: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Magnetic TrapMagnetic Trap

Page 11: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Page 12: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Cosmic rays vs. antiprotonsCosmic rays vs. antiprotons

Page 13: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Nature 38 eventsNature 38 events

38 annihilations in 335 attempts, only 1 in 246 with heated positronsTotal background 1.4±1.4 events, including cosmic of 0.46±0.01 eventsTrapped antihydrogen for at least 172 ms.

Page 14: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Nature 38 events vs. simulationNature 38 events vs. simulation(including the effect of bias electric (including the effect of bias electric

fields)fields)

Bias fields prove that the annihilations are not mirror trapped pbars

Page 15: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

ANTIHYDROGEN CONFINEMENT FOR 1000S

Page 16: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Talk in anti-matter language (2011)Talk in anti-matter language (2011)

Page 17: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 17

STAR TREK ENTERPRISESTAR TREK ENTERPRISE

Page 18: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

FACT

Until recently antimatter has been created in very small amounts. But CERN has now broken ground on its new Antiproton Decelerator- an advanced antimatter production facility that promises to create antimatter in much larger quantities.

Dan Brown , Angels and Demons (2000)

Page 19: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Page 20: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Page 21: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Page 22: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר

Page 23: Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, חגיגת הפיזיקה שדה בוקר 14.3.13 אלי שריד Eli Sarid ALPHA Collaboration, CERN + NRCN, Israel Antihydrogen

Antihydrogen Trapping and Resonant Interactions, אלי שריד14.3.13חגיגת הפיזיקה שדה בוקר