Experimental test of the CPT symmetry using slow antiprotons  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
46095
Type K
Principal investigator Horváth, Dezso
Title in Hungarian A CPT-szimmetria kísérleti ellenőrzése lassú antiprotonokkal
Title in English Experimental test of the CPT symmetry using slow antiprotons
Panel Physics 1
Department or equivalent High Energy Physics Department (Wigner Research Centre for Physics)
Participants Barna, Dániel
Hajdu, Csaba
Juhász, Bertalan
Takács, Endre
Tőkési, Károly
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 9.693
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Kutatómunkánk alapvető motivációja a CPT-invariancia, anyag és antianyag szimmetriájának kísérleti ellenőrzése az ASACUSA (Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons) Tokió-Aarhus-Bécs-Brescia-Budapest-Debrecen együttműködés keretében, a CERN antiproton-lassító berendezésénél, az antiproton tulajdonságainak mind pontosabb mérésével a protonéval összehasonlítva. Az antiproton tömegét és töltését antiprotonos héliumatomok energiátmeneteinek lézerspektroszkópiás mérésével határozzuk meg, a mágneses momentumát pedig felhasadt hiperfinom állapotok gerjesztésével lézer-mikrohullám-lézer hármas rezonancia segítségével. A tömeg és töltés meghatározását évről évre tovább pontosítottuk a lézertechnika javításával és lassú antiprotonnyaláb kialakításával, amely lehetővé tette az antiprotonok megállítását igen kis nyomású (<1 mbar) gázban és meghonosítottuk a kétfotonos, csaknem teljesen Doppler-mentes lézerspektroszkópia módszerét. Sikeres első kísérletsorozatot végeztünk a mágneses momentum mérésére. Jelentős újabb eredményeket értünk el a MUSASHI lassú antiproton-forrás fejlesztésében is, az komoly felhasználói berendezéssé nőtte ki magát. Befejeztük az antihidrogén mágneses momentumának mérésére szolgáló berendezés terveit és megkezdtük annak építését. Az antiprotonos kísérletek értelmezéséhez szükséges a lassú töltött részecskék ütközési folyamatainak tisztázása, abban is jelentős - főleg elméleti - eredményeket értünk el.
Results in English
The basic motivation of our research work is the experimental test of CPT invariance, the symmetry principle of matter and antimatter within the ASACUSA (Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons) Tokyo-Aarhus-Brescia-Budapest-Debrecen-Vienna collaboration at the Antiproton Decelerator facility at CERN. We measure the properties of the antiproton in comparison with those of the proton. The mass and charge of the antiproton is determined by measuring the transition energies of antiprotonic helium using laser spectroscopy and its magnetic moment via exciting transitions with hyperfine splitting using a laser-microwave-laser triple resonance technique. We have increased the precision of determining the antiproton mass and charge by improving the lasers and by forming a slow antiproton beam which facilitates stopping it in gases of very low (<1 mbar) pressures and performed a first measurement using quasi Doppler-free two-photon spectroscopy. We completed the first successful series of measurements of the magnetic moment of the antiproton. The development of the MUSASHI slow antiproton source is almost complete, it became a real user facility. We have completed the design of the apparatus for measuring the magnetic moment of antihydrogen atoms and started its construction. For the interpretation of the antiprotonic experiments the collision processes of slow charged particles have to clarified: we made good - mostly theoretical - progress there as well.
Full text http://real.mtak.hu/1297/
Decision
Yes





 

List of publications

  
H. Yamaguchi, R. S. Hayano, T. Ishikawa, J. Sakaguchi, E. Widmann, J. Eades, M. Hori, H. A. Torii, B. Juhász, D. Horváth, T. Yamazaki: Systematic study of the decay rates of antiprotonic helium states, Phys. Rev. A, 70 (2004) 012501, 2004
M. Hori, J. Eades, E. Widmann, T. Yamazaki, R. S. Hayano, T. Ishikawa, H. A. Torii, T. von Egidy, F. J. Hartmann, B. Ketzer, C. Maierl, R. Pohl, M. Kumakura, N. Morita, D. Horváth: Populations and lifetimes in the v = n-l-1 = 2 and 3 metastable cascades of He+ measured by pulsed and continuous antiproton beam, Phys. Rev. A, 70 (2004) 012504., 2004
J. Sakaguchi, H. Gilg, R.S. Hayano, T. Ishikawa, K. Suzuki, E. Widmann, H. Yamaguchi, F. Caspers, J. Eades, M. Hori, D. Barna, D. Horváth, B. Juhász, H. A. Torii, T. Yamazaki: Cryogenic tunable microwave cavity at 13 GHz for hyperfine spectroscopy of antiprotonic helium, Nuclear Instr. Meth. A, 533 (2004) 598-611, 2004
K. Tőkési: Exotic atom formation in low energy antiproton-helium collisions, Invited talk at CPT Symmetry and Antiprotonic Atoms, 11-13 March 2004, Budapest,, 2004
K. Tőkési: Double electron excitation of helium by charged particle impact, 8th Workshop on Fast Ion-Atom Collisions, Sept. 1-3, 2004, Debrecen, Hungary, 2004
M. Hori, J. Eades, R. S. Hayano, W. Pirkl, E. Widmann, H. Yamaguchi, H. A. Torii, B. Juhász, D. Horváth, K. Suzuki, T. Yamazaki: Observation of cold, long-lived antiprotonic helium ions, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 063401., 2005
N. Kuroda, H. A. Torii, K. Yoshiki Franzen, Z. Wang, S. Yoneda, M. Inoue, M. Hori, B. Juhász, D. Horváth, H. Higaki, A. Mohri, J. Eades, K. Komaki, Y. Yamazaki: Confinement of a large number of antiprotons and production of an ultraslow antiproton beam, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 023401., 2005
K. Tőkési, B. Juhász, J. Burgdörfer: Exotic Rydberg atom formation in low-energy antiproton-helium collisions, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38 (2005) S401-S407, 2005
K. Tőkési: Double electron excitation of helium by charged particle impact, Nucl. Instr. Meth. B 233 (2005) 266-269, 2005
I.F. Barna, K. Tőkési and J. Burgdörfer: Single and double ionization of helium in heavy-ion impact, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38 (2005) 1001., 2005
I.F. Barna, A.C. Gagyi-Pálffy, L. Gulyás, K. Tőkési and J. Burgdörfer: Singly differential electron emission cross sections for ionization of helium by protons, Nucl. Instr. Meth. B 233 (2005) 176-181, 2005
K. Tőkési, I.F. Barna and J. Burgdörfer: Ionization of helium in positron impact, Nucl. Instr. Meth. B 233 (2005) 307-311, 2005
K. Tőkési, L. Gulyás, B. Paripás, Gy. Víkor and G. Vitéz: Single ionization of Ar(2p) by antiproton and electron impact, Nucl. Instr. Meth. B 233 (2005) 324-329, 2005
K. Tőkési, X. -M. Tong, C. Lemell, J. Burgdörfer: Energy loss of charged particles at large distances from metal surfaces, Physical Review A 72, 2901-1-2901-16, 2005
D. Horváth: Effects of collisions on antiprotonic atoms, Nucl. Instr. Meth. B 233 (2005) 95-102., 2005
D. Horváth: The anticyclotron project, Invited paper presented at Workshop on Physics with Ultra Slow Antiproton Beams, RIKEN, Wako, Japan, 14-16 March 2005; AIP Conference Proceedings 793 (2005) 318-327, 2005
D. Horváth: The deepest symmetries of Nature: CPT and SUSY, Invited paper presented at Workshop on Physics with Ultra Slow Antiproton Beams, RIKEN, Wako, Japan, 14-16 March 2005; AIP Conference Proceedings 793 (2005) 54-70, 2005
B. Juhász, D. Barna, J. Eades, H. Fuhrmann, R. S. Hayano, M. Hori, D. Horváth, H. A. Torii, E. Widmann, H. Yamaguchi, T. Yamazaki, J. Zmeskal: Indication of the Wigner threshold law in collisions between antiprotonic helium and hydrogenic molecules, Proceedings of EXA'05, International Conference on Exotic Atoms and Related Topics, Vienna, February 21-25, 2005, pp. 407-411., 2005
N. Kuroda, H. A. Torii, M. Shibata, Y. Nagata, D. Barna, M. Hori, A. Mohri, K. Komaki, Y. Yamazaki: Ultra-slow antiproton beam line MUSASHI, Proceedings of EXA'05, International Conference on Exotic Atoms and Related Topics, Vienna, February 21-25, 2005, pp. 333-342., 2005
J. Burgdörfer, C. Lemell, K. Schiessel, B. Solleder, C.O. Reinhold, K. Tőkési, L. Wirtz: Collisions of slow highly charged ions with surfaces, Invited talk, XXIV International Conference on Photonic, Electronic and atomic Collisions, July 20-26 2005, Rosario, Argentina, 2005
K. Tőkési, C. Lemell, X-M. Tong, and J. Burgdörfer: Energy loss of ions in front of metal surfaces, Invited talk, 25th Brandt-Ritchie Workshop on Particle Penetration Phenomena and Excitations of Solids, April 10-13 (2005), Gainesville, Florida, USA, 2005
C. Lemell, M. Alducin, J. Burgdörfer, I. Juaristi, K. Schiessel, B. Solleder, K. Tőkési,: Interaction of slow multicharged ions with surfaces, The 3rd Conference on Elementary Processes in atomic Systems (CEPAS05) Miskolc, Hungary 31 August -2 September 2005., 2005
I.F. Barna, K. Tőkési, L. Gulyás, J. Burgdörfer,: Total and angular differential ionization cross sections for antiproton and helium collisions, XXIV International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions, July 20-26 2005, Rosario, Argentina, 2005
I.F. Barna, K. Tőkési, L. Gulyás, J. Burgdörfer,: Total and singly differential electron emission cross sections for ionization of helium by antiprotons, The 3rd Conference on Elementary Processes in Atomic Systems (CEPAS05) Miskolc, Hungary 31 August -2 September 2005., 2005
D. Horváth: Testing CPT Invariance with Antiprotonic Atoms, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 397-403, 2007
K. Tőkési: Angular distribution of scattered projectiles following double electron capture processes at low energy C4+ and helium collisions,, The 3rd Conference on Elementary Processes in atomic Systems (CEPAS05) Miskolc, Hungary 31 August -2 September 2005., 2005
K. Tőkési: The role of projectile double scattering in positron-atom collisions, The 3rd Conference on Elementary Processes in atomic Systems (CEPAS05) Miskolc, Hungary 31 August -2 September 2005., 2005
B. Juhász, D. Barna, J. Eades, H. Fuhrmann, R. S. Hayano, M. Hori, D. Horváth, H. A. Torii, E. Widmann, H. Yamaguchi, T. Yamazaki, J. Zmeskal: Low temperature behaviour of collisions between antiprotonic helium and hydrogenic molecules and an indication of the Wigner threshold law, Chemical Physics Letters 427 (2006) 246-250, 2006
K. Tőkési, C. Lemell, J. Burgdörfer: Energy loss of slow multicharged ions in front of metal surfaces, Proceedings book of microCAD 2006 International Scientific Conference. Miskolc, Hungary, Miskolci Egyetem ITTC (2006) 47., 2006
M. Hori, A. Dax, J. Eades, K. Gomikawa, R. S. Hayano, N. Ono, W. Pirkl, E. Widmann, H. A. Torii, B. Juhász, D. Barna, D. Horváth: Determination of the antiproton-to-electron mass ratio by precision laser spectroscopy of pbar He, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 243401., 2006
K. Tőkési: Collisions of antiprotons with helium atoms, Proceedings book of microCAD 2006 International Scientifi Conference. Miskolc, Hungary, Miskolci Egyetem ITTC (2006) 53., 2006
C. Lemell, M. Alducin, J. Burgdörfer, I. Juaristi, K. Schiessl, B. Solleder,and K. Tőkési,: Interaction of slow multicharged ions with surfaces, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 412-417., 2007
B. Sulik, K. Tőkési, N. Stolterfoht, T. Ricsóka, Gy. Víkor, Sz. Nagy, Z. Berényi, R. Hellhammer, Z. Pesic, D. Berényi: Fermi-shuttle processes in the electron emission by ion impact: Contribution to radiation damages, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 483-486., 2007
I. F. Barna, K. Tőkési, L. Gulyás, and J. Burgdörfer: Total and angular differential cross sections of electrons emitted in collisions between antiprotons and helium atoms, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 495-498., 2007
M. Kavcic, K. Tőkési: Single and double K-shell ionization cross sections of silicon, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 542-545., 2007
K. Tőkési: Angular distribution of scattered projectiles following double electron capture processes at low energy C4+ and helium collisions, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 621-623., 2007
K. Tőkési: The role of projectile double scattering in positron-atom collisions, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 624-626., 2007
K. Tőkési, Z-.J. Ding, Z.M. Zhang: Energy losses of swift protons to hydrogen atoms, Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 627-630., 2007
K. Tőkési: Atomi ütközési folyamatok tanulmányozása klasszikus pályájú Monte Carló módszerrel, Számítógépes módszerek a modern fizikában, nemzetközi konferencia, Kolozsvár, 2006. November 2-5. Abstrakt kötet, 34-35., 2007
B. Solleder, C. Lemell, K. Tőkési, and J. Burgdörfer: Electron emissions during scattering of N6+ ions from a magnetized iron surface, International Conference on the Physics of Highly Charged Ions, Queen’s University Belfast, UK, 28th August – 1st September 2006. Book of, 2006
B. Solleder, C. Lemell, K. Tőkési, and J. Burgdörfer: Electron emissions during scattering of N6+ ions from a magnetized iron surface, 16th International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-16), Schloss Hernstein, A-2560 Hernstein, Austria, September 17-22, 2006. Book of Abstracts, p140., 2006
H. A. Torii, N. Kuroda, M. Shibata, Y. Nagata, D. Barna, M. Hori, A. Mohri, K. Komaki and Y. Yamazaki: Extraction of ultra-slow antiproton beams and their physics application, AIP Conference Proceedings -- October 26, 2005 -- Volume 796, pp. 413-416, 2005
N. Kuroda, H. A. Torii, M. Shibata, Y. Nagata, D. Barna, M. Hori, A. Mohri, K. Komaki and Y. Yamazaki: Antiproton and electron plasma behavior and its control for production of ultraslow antiproton beams., AIP Conference Proceedings -- October 26, 2005 -- Volume 796, pp. 321-324, 2005
B. Juhasz, D. Barna, J. Eades, R.S. Hayano, M. Hori, D. Horvath, W. Pirkl, E. Widmann, T. Yamazaki: Measurement of the ground-state hyperfine structure of antihydrogen., AIP Conf.Proc.796:243-246,2005., 2005
Horváth Dezső: 50 éves a CERN, Magyar Tudomány, 2005/6, 724-738., 2005
Horváth Dezső: 16 évem a CERN-ben, Fizikai Szemle, 2006/5, 155-161., 2006
R. S. Hayano, M. Hori, D. Horváth, E. Widmann: Antiprotonic helium and CPT Invariance, Reports on Progress in Physics 70 (2007) 1995-2065., 2007
Horváth Dezső: Szimmetriák és sértésük a részecskék világában- a paritássértés 50 éve, Előadás az Eötvös Loránd Fizikai Társulat közgyűlésén, 2006. május 27., 2006
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata, Előadás, RMKI Simonyi-nap, 2006.okt. 18., 2006
B. Juhász: Effect of foreign molecules on the lifetime of antiprotonic heliuum atoms, PhD-dolgozat (témavezető: Horváth Dezső), Debreceni Egyetem, 2004., 2004
D. Horváth: Symmetries and their Violation in Particle Physics, Symmetry: Culture and Science 17 (2006) 159-174, 2006
D. Horváth: Testing CPT Invariance with Antiprotonic Atoms (The ASACUSA Experiment at CERN), Invited talk presented at the 3rd Japan-Hungary Joint Seminar on Physics in Modern Science and Technology, October 8-12, 2007, Debrecen-Szeged-Budapest., 2007
J. Sakaguchi, R.S. Hayano, M. Hori, D. Horváth, T. Ishikawa, B. Juhász, H. A. Torii, E. Widmann, H. Yamaguchi, T. Yamazaki: Study of the hyperfine structure of antiprotonic helium, Nuclear Instr. Meth. B 214 (2004) 89-93, 2004




 

Events of the project

  
2011-12-22 10:18:51
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Nukleáris Anyagtudományi Osztály (MTA KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézet), Új kutatóhely: Nagyenergiás Fizikai Osztály (MTA KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézet).



Back »