MESURES DE PRODUCTION DE L'ANTIMATIÈRE POUR L'EXPÉRIENCE GBAR AU CERN

par Corentin Roumegou

Projet de thèse en Physique des particules

Sous la direction de David Lunney.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat , en partenariat avec Laboratoire de Physique des deux Infinis Irène Joliot-Curie (laboratoire) et de Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 01-10-2020 .


  • Résumé

    Ce projet de thèse est une partie stratégique de l'expérience GBAR (Gravitational Behavior of Antimatter at Rest), désormais installée dans les installations AD / ELENA du CERN. GBAR a pour objectif de mesurer la chute libre d'un atome d'antihydrogène. Ainsi, la pierre angulaire de la relativité générale: le principe d'équivalence faible, serait testée avec de l'antimatière pour la première fois. Contrairement aux deux expériences concurrentes, GBAR sera le premier à produire des ions anti-hydrogène facilement manipulables par des champs électromagnétiques et pouvant être refroidis par interaction de Coulomb. Atteindre des températures de micro-Kelvin est crucial pour réaliser une telle expérience. Les anti-ions sont créés à l'aide de réactions successives d'échange de charges avec des antiprotons injectés dans un nuage dense de positronium (un système électron-positron lié). L'objectif de cette thèse est de: mesurer les sections efficaces analogue-matière de production par échanges de charges à l'aide de protons au CERN, intégrer un piège à antiproton au décélérateur d'antiproton, construit au CSNSM et à fabriquer de l'antihydrogène après une longue interruption (LS2) au CERN.

  • Titre traduit

    ANTIMATTER PRODUCTION MEASUREMENTS FOR THE GBAR GRAVITY EXPERIMENT AT CERN


  • Résumé

    This thesis project is a strategic part of the GBAR (Gravitational Behavior of Antimatter at Rest) experiment, now installed at the CERN AD/ELENA facility. The goal of GBAR is to measure the free-fall of an antihydrogen atom. Thus, the cornerstone of general relativity: the weak-equivalence principle, would be tested with antimatter for the first time. Unlike the two competing experiments, GBAR will be the first to produce antihydrogen ions, which are readily manipulated by electromagnetic fields and can be cooled via Coulomb interaction. Reaching micro-Kelvin temperatures is crucial for performing such an experiment. The anti-ions are created using successive charge-exchange reactions with antiprotons injected into a dense cloud of positronium (a bound electron – positron system). The goal of this thesis is to: measure matter-analog charge-exchange production cross-sections using protons at CERN, integrate an antiproton Penning trap with the antiproton decelerator, built at the CSNSM and to fabricate antihydrogen after the long shut down (LS2) at CERN.