GBAR a pour objectif de tester le principe d'équivalence faible de la relativité générale pour la première fois avec de l'antimatière. Certaines théories quantiques de la gravité et des modèles définissant la physique au-delà du modèle standard élaborent des composants de l'interaction gravitationnelle différents pour la matière et l'antimatière, permettant ainsi une différence de chute libre. Aucun test expérimental n'a encore été réalisé pour vérifier cette possibilité alléchante.
Des expériences précédentes tentant un tel test avec des positrons et des antiprotons ont échoué en raison de l'influence prépondérante des champs électromagnétiques résiduels de plusieurs ordres de grandeur plus puissants que la gravité terrestre. Deux autres expériences actuellement en cours au CERN contournent ce problème en utilisant de l'antihydrogène neutre. Cependant, leurs progrès ont été entravés par l'incapacité de produire l'espèce neutre au repos pour mesurer le temps de chute. L’approche originale de GBAR consiste à utiliser l’antihydrogène en forme ionique, qui permet le refroidissement en extrapolant les techniques lasers existantes. Une fois suffisamment refroidi, l'ion est neutralisé (par photo-détachement) et tombe dans une chambre de détection.
En 2012, GBAR a été accepté par le « Research Board » du CERN (expérience AD-7). Après des travaux de développement à Saclay (production de positons) et à Orsay (et décélération des antiprotons), l'installation des différents composants a commencé en 2017. GBAR a été la première expérience à recevoir des faisceaux d’antiprotons du nouvel anneau de stockage à basse énergie ELENA fin 2018, juste avant LS2.
Cette présentation abordera la motivation de la physique, décrira les composants expérimentaux (y compris l'installation d'AD – unique au monde, et les expériences concurrentes) et offrira quelques premiers résultats (modestes) avant de se projeter dans le futur.
*Gravitational Behavior of Antimatter at Rest (cern.ch/gbar)
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The GBAR* experiment at CERN
GBAR aims to test the weak equivalence principle of General Relativity for the first time with antimatter. Some quantum theories of gravity and models that define physics beyond the standard model elaborate components of the gravitational interaction that are different for matter and antimatter, allowing a difference in their free fall. No experimental test has yet been made to verify this tantalizing possibility.
Previous experiments attempting such a test with positrons and antiprotons failed due to the overwhelming influence of residual electromagnetic fields many orders of magnitude stronger than terrestrial gravity. Two other experiments presently running at CERN circumvent this problem by using neutral antihydrogen however progress there was hampered by the inability of producing the neutral species at rest to measure the fall time. The original approach of GBAR is to use stored antihydrogen ions, which can be cooled by extrapolating existing laser techniques. Once sufficiently cooled, the ion is neutralized (by photo-detachment) and falls into a detection chamber.
In 2012, GBAR was accepted by the CERN Research Board (as experiment AD-7) and after development work in Saclay (on positron production) and Orsay (and antiproton deceleration), installation of the different components started in 2017. GBAR was the first experiment to receive antiproton beams from the new low-energy storage ring ELENA at the end of 2018, just before LS2.
This presentation will address the physics motivation, describe the experimental components (including the unique AD facility and competing experiments) and offer some (modest) initial results before looking into the future.
*Gravitational Behavior of Antimatter at Rest (cern.ch/gbar)
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