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 (ceci est expliqué dans notre salle de briefing).

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.