Search for trapped antihydrogen in ALPHA

Antihydrogen spectroscopy promises precise tests of the symmetry of matter and antimatter, and can possibly offer new insights into the baryon asymmetry of the universe. Antihydrogen is, however, difficult to synthesize and is produced only in small quantities. The ALPHA collaboration is therefore pursuing a path towards trapping cold antihydrogen to permit the use of precision atomic physics tools to carry out comparisons of antihydrogen and hydrogen. ALPHA has addressed these challenges. Control of the plasma sizes has helped to lower the influence of the multipole field used in the neutral atom trap, and thus lowered the temperature of the created atoms. Finally, the first systematic attempt to identify trapped antihydrogen in our system is discussed. This discussion includes special techniques for fast release of the trapped anti-atoms, as well as a silicon vertex detector to identify antiproton annihilations. The silicon detector reduces the background of annihilations, including background from antiprotons that can be mirror trapped in the fields of the neutral atom trap. A description of how to differentiate between these events and those resulting from trapped antihydrogen atoms is also included.

La spectroscopie de l’anti-hydrogène promet des tests précieux de la symétrie entre matière et antimatière dans l’univers. Cependant, l’anti-hydrogène est difficile à synthétiser et il n’est produit qu’en petite quantité. Le groupe de collaborateurs ALPHA poursuit donc des travaux pour capturer de l’anti-hydrogène froid afin de permettre l’utilisation d’outils précis de mesure en physique atomique pour comparer l’anti-hydrogène avec l’hydrogène. Nous montrons comment ALPHA s’est attaqué à cette tâche et comment le contrôle du volume de plasma a aidé à diminuer l’influence des champs multipolaires utilisés dans le piège pour atomes neutres et ainsi abaisser la température des atomes produits. Finalement, nous discutons le premier essai systématique pour identifier l’anti-hydrogène piégé dans notre système. Ceci inclut des techniques spéciales pour relâcher rapidement les anti-atomes piégés, ainsi qu’un détecteur au silicium pour identifier l’annihilation de l’anti-proton. Nous avons utilisé le détecteur au silicium pour réduire le fond d’annihilation, incluant celui produit par les anti-protons qui peuvent être dans le piège miroir des champs du piège à atomes neutres. Nous décrivons aussi comment nous pouvons différentier entre ces événements et ceux qui résultent des atomes d’anti-hydrogène piégés.