Une mesure précise de l'intensité absolue du faisceau est un paramètre clé pour surveiller toute perte dans un faisceau et pour calibrer le nombre absolu de particules livrées aux expériences.
Cependant, ce type de mesure est très difficile avec les diagnostics de courant de faisceau traditionnels lorsqu'il s'agit de basse énergie, faisceaux de faible intensité en raison des très faibles niveaux de signal. Des experts en accélérateur de particules de l'Université de Liverpool ont maintenant démontré expérimentalement un nouveau type de moniteur en collaboration avec le CERN, le Centre GSI Helmholtz pour la recherche sur les ions lourds et l'Université Friedrich Schiller et l'Institut Helmholtz d'Iéna.
Un article qui vient de paraître dans Science et technologie supraconductrices documente les enjeux de la mise en œuvre et des premières mesures du faisceau. Il s'agit des premières mesures de ce type réalisées dans un synchrotron utilisant à la fois des faisceaux en roue libre et des faisceaux courts.
Le décélérateur d'antiprotons (AD) est un synchrotron qui fournit des antiprotons de basse énergie pour les études de l'antimatière. Ces études reposent sur la création d'atomes d'antimatière (tels que l'antihydrogène) et leur utilisation comme sondes pour les symétries les plus fondamentales de la nature telles que l'invariance de CPT, ou de l'accélération gravitationnelle sur la matière et l'antimatière.
Une mesure précise de l'intensité du faisceau dans l'AD est indispensable pour surveiller les pertes éventuelles lors des phases de décélération et de refroidissement du cycle AD, et pour calibrer le nombre absolu de particules livrées aux expériences. Cependant, cela est très difficile avec les diagnostics de courant de faisceau traditionnels en raison de la faible intensité du faisceau d'antiprotons, qui est de l'ordre de seulement 10 millions de particules, correspondant à des courants de faisceau aussi faibles que quelques centaines de nano-ampères. Pour faire face à cela, un comparateur de courant cryogénique (CCC) basé sur un dispositif d'interférence quantique supraconducteur (SQUID) a été développé et installé dans l'AD, dans une collaboration entre des experts en accélérateurs de l'Université de Liverpool et du CERN, le Centre GSI Helmholtz pour la recherche sur les ions lourds, Université Friedrich Schiller et Institut Helmholtz Iéna.
Les précédentes incarnations de CCC pour accélérateurs souffraient de problèmes de sensibilité aux vibrations mécaniques et aux perturbations électromagnétiques. Par ailleurs, ces montages ont été utilisés pour mesurer des faisceaux lents, généralement des lignes de transfert des accélérateurs, et n'ont pas pu mesurer de courts faisceaux groupés présentant des variations de courant rapides. Afin de mesurer le courant et l'intensité du faisceau tout au long du cycle d'une machine synchrotron telle que l'AD, le CCC devait être adapté pour faire face aux signaux rapides des faisceaux groupés.
Dans un article en libre accès qui vient d'être publié dans l'IOP Science et technologie supraconductrices journal, Miguel Fernandes et ses co-auteurs décrivent les défis de la mise en œuvre et des premières mesures de faisceau. Il s'agit des toutes premières mesures de courant de faisceau CCC effectuées dans un synchrotron utilisant à la fois des faisceaux en roue libre et en faisceaux courts. L'article démontre les perspectives passionnantes de ce nouveau type de dispositif de diagnostic de faisceau.
