Le Décélérateur d’antiprotons

L’usine à antimatière

Le Décélérateur d’antiprotons, machine unique en son genre, produit des antiprotons de basse énergie pour étudier l’antimatière, et en particulier créer des antiatomes. Par le passé, au CERN comme ailleurs, les «usines d’antiparticules » étaient constituées d’une chaîne d'accélérateurs accomplissant chacun une des phases du processus de création d’antiparticules. À présent, le Décélérateur accomplit à lui seul toutes les tâches associées à la « fabrication » de l’antimatière, depuis la production des antiprotons jusqu’à leur envoi vers les différentes expériences.

Tout commence avec un faisceau de protons issu du PS (Synchrotron à protons) lancé contre une cible métallique. Les énergies dégagées sont suffisantes pour obtenir, une fois sur un million de collisions, une paire proton-antiproton. Ces antiprotons, qui se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière, sont trop énergétiques pour être directement utilisables dans la production d’antiatomes. Par ailleurs, ils ont des énergies différentes et se déplacent de façon désordonnée. C’est grâce au Décélérateur que ces particules rebelles sont domptées et transformées en faisceaux de basse énergie, utilisables par la suite dans la production d'antimatière.

Dans un premier temps, un anneau d’aimants de courbure et de focalisation maintient les antiprotons sur la même trajectoire pendant que des champs électriques puissants les ralentissent. Ensuite, la dispersion des énergies et les déviations sont réduites grâce à la technique du « refroidissement ». Une fois ralentis à environ un dixième de la vitesse de la lumière, les antiprotons pourront être éjectés. Ainsi s'achève, au bout d’une minute environ, un « cycle de décélération ».

En 2002, l’accélérateur d'antimatière était le lieu d’une grande première scientifique: les collaborations ATHENA et ATRAP auprès du Décélérateur avaient réussi à produire de grandes quantités d'antiatomes. À présent, l’AD est utilisé dans le cadre de trois expériences qui étudient l’antimatière : ALPHA, ASACUSA et ATRAP. Les antiprotons font aussi l’objet de l’expérience ACE qui se propose d’évaluer leur potentiel pour le traitement du cancer.

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