反氢产生截面的首次测量：低能反质子与正电子素通过电荷交换反应
First measurement of the antihydrogen production cross section through the charge-exchange reaction of low-energy antiprotons with orthopositronium
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该研究首次通过低能反质子与正电子素的电荷交换反应测量了反氢产生截面，结果与三体理论计算一致，为反物质实验如反氢重力加速度测量提供了关键数据。
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GBAR实验测量了反质子动能分别为4和6 keV时，反质子撞击正电子素云形成反氢的速率。这是首次使用CERN的AD-ELENA设施提供的反质子束进行的电荷交换截面测量。在6.2 keV能量下，测得的截面值为$(14.1 \pm 1.3 \mathrm{(stat)} ^{+2.2}_{-1.4} \mathrm{(sys)}) \times 10^{-16}$~cm$^2$；在4.15 keV能量下，测得的截面值为$(8.7 \pm 2.4 \mathrm{(stat)} ^{+1.5}_{-0.09} \mathrm{(sys)}) \times 10^{-16}$~cm$^2$，与近期反氢形成的三体理论计算结果一致。这些测量是反物质实验的重要输入，例如GBAR合作组计划中的反氢重力加速度测量。
英文摘要
The GBAR experiment has measured the formation rate of antihydrogen from antiproton impact on a positronium cloud for antiproton kinetic energies of 4 and 6 keV. This is the first charge-exchange cross section measurement performed using antiproton beams, which are provided by the AD-ELENA facility at CERN. The measured cross section values are $(14.1 \pm 1.3 \mathrm{(stat)} ^{+2.2}_{-1.4} \mathrm{(sys)}) \times 10^{-16}$~cm$^2$ at 6.2 keV energy and $(8.7 \pm 2.4 \mathrm{(stat)} ^{+1.5}_{-0.09} \mathrm{(sys)}) \times 10^{-16}$~cm$^2$ at 4.15 keV energy, and agree with recent theoretical three-body calculations for antihydrogen formation. These measurements are an important input for experiments with antimatter, e.g the planned measurements of antihydrogen gravitational acceleration in the GBAR collaboration.
发表机构
- National Centre for Nuclear Research (NCBJ)（国家核研究中心）
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学CEA IRFU）
- Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）
- Laboratoire Kastler Brossel, Sorbonne Université, CNRS, ENS-Université PSL, Collège de France（索邦大学卡斯勒-布罗塞尔实验室）
- Université d’Evry-Val d’Essonne, Université Paris-Saclay（埃夫里-瓦莱德埃松大学，巴黎萨克雷大学）
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学，CNRS/IN2P3，IJCLab）
- Conservatoire National des Arts et Métiers（国立工艺院）
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