Antimatière

Produire et Ralentir des antiparticules au CERN:

Le but est de réduire au maximum l’énergie cinétique des antiparticules afin de pouvoir les étudier et de faire des expériences dessus.

Cependant, avant d’en arriver là, il faut produire des antiparticules. Pour cela, un faisceau de protons issu du Synchrotron à protons frappe une cible métallique (il s’agit souvent de zinc). Ces collisions produisent une multitude de particules secondaires, dont beaucoup d’antiprotons. Ces derniers 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.

L’AD est un anneau qui se compose d’aimants supraconducteurs qui maintiennent les antiprotons sur la même trajectoire tandis que des champs électriques puissants les ralentissent. La dispersion des énergies des antiprotons et les déviations de leurs trajectoires sont réduites grâce à la technique du « refroidissement ».

Le principe est assez simple à comprendre, prenons un exemple. Si vous êtes sur un vélo, un vent de face vous ralentirait, mais un vent de dos vous permettrait d’aller plus vite. Si vous êtes sur un chemin qui change de sans arrêt de direction, vous serez sans cesse ralenti puis accéléré. L’idéal serait évidemment de pouvoir profiter du vent arrière sans avoir à subir le vent de face : on serait alors sans cesse accéléré sans être ralenti.

Cependant, le but est de les ralentir et non de les accélérer : il faudrait pouvoir leur faire subir un ralentissement par « vent de face » sans jamais que le vent arrière ne les accélère. Cela est possible grâce à la mécanique quantique et au phénomène appelé blueshift.

Les lois physiques qui régissent le monde atomique sont totalement différentes de celle qui agissent à notre échelle, ce monde est appelé monde quantique. Les atomes ont des niveaux d’énergie précis, et ne réagissent qu’aux phénomènes qui ont des niveaux d’énergie bien précis, comme la lumière. On note que si une action faite sur l’atome dont l’énergie n’est pas à un niveau autorisé, alors aucun effet ne se produira.

Pour obtenir un refroidissement, on va utiliser le phénomène « blueshift ». Le but étant que le laser émette une lumière de longueur d’onde très légèrement supérieure à la lumière autorisée par l’atome. Ainsi, un atome immobile n’y serait pas soumis.
En revanche, un atome qui s’approche à une vitesse importante verrait la lumière avec une longueur d’onde un peu plus courte qui correspond à un niveau d’énergie accepté par l’atome. L’atome va absorber cette lumière et ralentir sa vitesse :

[pic 1]

Le fait de refroidir un atome à intervalle de temps régulier permet de décélérer considérablement une antiparticule.

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