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Comment fonctionne le AD ?
Les antiparticules doivent être créées à partir d'énergie
(rappelez-vous : E=mc2). Cette énergie est obtenue avec des protons qui
ont auparavant été accélérés dans le PS. Ces protons sont projetés dans
un bloc de métal, appelé cible. Nous utilisons des cibles de cuivre ou
d'iridium, essentiellement parce qu'elles sont faciles à refroidir (mais
un morceau de viande pourrait faire le même usage - simplement il
rôtirait très vite et c'est plutôt salissant).
L'arrêt brutal des telles particules énergétiques libère une
quantité énorme d'énergie dans un petit volume, le chauffant à de telles
températures que des particules de matière et d'antimatière sont créées
spontanément.
Dans environ une collision sur un million, une paire
proton-antiproton est formée. Cependant, étant donné qu'environ 10
milliers de milliards de protons heurtent la cible (environ une fois par
minute), cela fait toujours un bon 10 millions d'antiprotons qui
prennent la direction du AD.
Les antiprotons fraîchement créés se comportent comme une bande
d'enfants sauvages ; ils sont produits pratiquement à la vitesse de la
lumière, mais tous n'ont pas exactement la même énergie (ce qu'on
appelle la "dispersion en énergie" ). De plus, ils se propagent
aléatoirement dans toutes les directions, tentant aussi de s'échapper
"par les côtés" ("oscillations transversales"). Des aimants de courbure
et de focalisation s'assurent qu'ils restent sur la bonne trajectoire,
au milieu de la chambre à vide, alors qu'ils commencent à faire la
course autour de l'anneau.
A chaque tour, les champs électriques élevés à l'intérieur des
cavités radiofréquence commencent à décélérer les antiprotons.
Malheureusement, cette décélération augmente la taille de leurs
oscillations transversales : si on ne fait rien pour y remédier, tous
les antiprotons sont perdus lorsqu'ils entrent finalement en collision
avec les parois de la chambre à vide.
Pour éviter cela, deux méthodes ont été inventées : le
"refroidissement stochastique" et le "refroidissement par électrons". Le
refroidissement stochastique (ou "aléatoire") fonctionne mieux à hautes
vitesses (proches de la vitesse de la lumière, c) et le refroidissement
par électrons fonctionne mieux à petites vitesses (toujours rapides,
mais seulement 10 à 30 % de c). Leur but est de diminuer la dispersion
en énergie et les oscillations transversales du faisceau d'antiprotons.
Finalement, lorsque la vitesse des antiparticules a atteint environ
10% de la vitesse de la lumière, le groupe comprimé d'antiparticules
(appelé un "paquet") est prêt à être éjecté. Le cycle de décélération
est terminé : il a duré environ une minute.
Un puissant aimant à déflexion rapide est enclenché en moins d'un
millionième de seconde et, au tour suivant, tous les antiprotons suivent
une nouvelle trajectoire, qui les conduit dans les chambres à faisceau
de la ligne d'extraction. Là, de nouveaux aimants dipolaires et
quadrupolaires dirigent le faisceau vers l'une des trois expériences.