Deceleration of antiprotons from CERN’s ELENA synchrotron and transport of antimatter beams through the GBAR experiment - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Deceleration of antiprotons from CERN’s ELENA synchrotron and transport of antimatter beams through the GBAR experiment

Décélération d’antiprotons venant du synchrotron ELENA au CERN et transport de l’antimatière à travers expérience GBAR

Résumé

The GBAR experiment aims to perform the first free-fall experiment with antihydrogen atoms to test the weak equivalence principle with antimatter. In a first step, antihydrogen ions are synthesized through a double charge exchange reaction and then cooled by laser to reach sufficiently low energies to observe the effects of gravity. The synthesis of anti-ions requires a very large number of antiprotons. We report in this manuscript a new electrostatic instrument for decelerating antiproton bunches from 100 keV to a few keV . This new technique aims to avoid losses caused by the use of degrader foils. Simulations based on a genetic algorithm made it possible to establish the most suitable electrostatic configurations. Preliminary tests carried out on a prototype are discussed. The technical characteristics of the deceleration system, particularly those related to UHV vacuum, high voltage and safety, are described. Finally, a secondary optical systems such as a switchyard or injection optics into a Penning trap are studied.
L’expérience GBAR vise à réaliser la première expérience de chute libre avec des atomes antihydrogène afin de tester le principe d’ équivalence faible avec de l’antimatière. Dans un premier temps, des ions antihydrogène sont synthétisés à travers une double réaction d’échange de charges puis refroidis par laser pour atteindre des énergies suffisamment faibles pour observer les effets de la gravité. La synthèse d’anti-ions nécessite un très grand nombre d’antiprotons. Nous rapportons dans ce manuscrit un nouvel instrument électrostatique permettant de décélérer des paquets d’antiprotons de 100 keV à quelques keV. Cette nouvelle technique vise à éviter les pertes engendrées par l’utilisation de feuille de retardement. Des simulations basées sur un algorithme génétique ont permis d’établir les configurations électrostatiques les plus adaptées. Des tests préliminaires réalisés sur un prototype sont discutés. Les caractéristiques techniques du système de décélération notamment liées au vide, à la haute tension et à la protection des personnes sont d´écrites. Enfin, une ouverture sur des systèmes optiques secondaires tel qu’un aiguilleur/séparateur d’ions ou l’injection dans un piège de Penning sont étudiés.
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tel-02526874 , version 1 (31-03-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02526874 , version 1

Citer

Audric Husson. Deceleration of antiprotons from CERN’s ELENA synchrotron and transport of antimatter beams through the GBAR experiment. General Relativity and Quantum Cosmology [gr-qc]. Universite Paris Saclay, 2018. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02526874⟩
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