Egy nemrégiben készült tanulmány szerint az Európai Nukleáris Kutatási Központ (CERN) alá tartozó AEgIS rendszer sikeresen működiklézerhűtéses pozitróniumionok, fontos lépést tesz egy lézerszerű gamma-sugarakat kibocsátó anyag-antianyag rendszer felé.
Ennek a kísérletnek az eredményei nemcsak erősen alátámasztják annak nagy pontosságú tesztelését, hogy az antianyag és az anyag azonos módon esik-e a Földre, hanem egy teljesen új antianyagkutatási skálát is előkészítenek, beleértve a gammasugárzás előállításának lehetőségét is. lézerek.
Az Aegis System (AEgIS) egyike azon számos kísérletnek, amelyek antihidrogén atomokat állítanak elő és tanulmányoznak a CERN Antianyaggyárában, amelynek célja nagy pontossággal tesztelni, hogy az antianyag és az anyag azonos módon esik-e a Földre.
A Physical Review Letters-ben nemrégiben megjelent cikkben az AEgIS együttműködés egy kísérleti bravúrról számol be, amely nemcsak e cél elérését segíti elő, hanem utat nyit az antianyagkutatás egy teljesen új skálájának, beleértve a gamma-lézerek gyártásának lehetőségét is. , amely lehetővé tenné a kutatók számára, hogy belelássanak egy atommag belsejébe, és a fizikán túlmutató alkalmazásai is legyenek.
Az AEgIS, a CERN antianyaggyárában végzett kísérletek egyikének célja az anti-hidrogénatomok természetének tanulmányozása. Az antihidrogén (egy antiproton körül forgó pozitron) létrehozásához az AEgIS egy pozitronsugarat (egy pozitron körül forgó elektront) az Antianyaggyár által létrehozott és lelassított antiprotonok felhőjébe irányít. Amikor egy antiproton és egy pozitron találkozik az antiprotonfelhőben, a pozitron átadja pozitronját az antiprotonnak, aminek eredményeként antihidrogén képződik.
Ez a folyamat lehetővé teszi az AEgIS számára, hogy tanulmányozza a pozitront, egy antianyag-rendszert, amely azért érdekes, mert csak két pontrészecskét tartalmaz – az elektront és annak antianyagát.
A pozitron élettartama azonban rendkívül rövid, 142 milliárd másodperc, és ezt követően gamma-sugarakká semmisül meg. A rövid élettartamú részecske tanulmányozásához az AEgIS csapata sikeresen alkalmazott lézeres hűtési technikákat egy pozitronmintán.
Ez az AEgIS csapatának bravúrja. Egy pozitronmintán lézeres hűtéssel sikerült a minta hőmérsékletét 380 Celsius-fokról 170 Celsius-fokra csökkenteni, ami több mint felére csökkent. Ez a bravúr szilárd alapot biztosít a további kísérletekhez, és a csapat célja, hogy tovább csökkentse a hőmérsékletet 10 Kelvin alá.
A lézerhűtéses pozitronok sikere új lehetőségeket nyit meg az antianyag-kutatásban. Először is lehetővé tette az anyag-antianyag rendszerek nagy pontosságú mérését, segítve új fizika feltárását. Másodszor, a technika lehetővé tette a kutatók számára pozitron Bose-Einstein kondenzátumok előállítását is, amelyek olyan kondenzátumok, amelyekben minden komponens ugyanazt a kvantumállapotot foglalja el. Úgy gondolják, hogy az ilyen kondenzátumok alkalmasak koherens gamma-fény létrehozására, amely várhatóan bepillantást nyújt a kutatók számára az atommagok belsejébe.
"Ha az antianyag Bose-Einstein kondenzátuma képes koherens gamma-fény előállítására, akkor ez egy rendkívül hatékony eszköz lesz az alap- és alkalmazott kutatások területén, lehetővé téve a kutatók számára, hogy betekintést nyerjenek az atommagok rejtelmeibe." – mondta Ruggero Caravita.
Emlékezzünk vissza, hogy a lézeres hűtési technológiát először három évvel ezelőtt alkalmazták antianyag atomokra. A fő elv az atomok fokozatos lelassulásában rejlik a fotonabszorpció és -emisszió ciklikus folyamata révén, amelyet főként keskeny sávú lézerek valósítanak meg, amelyek kis frekvenciatartományban bocsátanak ki fényt. Az AEgIS csapata azonban egyedülálló szélessávú lézertechnológiát alkalmazott kutatásai során.
Ruggero Caravita tovább magyarázza: "A szélessávú lézertechnika előnye, hogy nem csak egy kis pozitronmintát képes hatékonyan hűteni, hanem sokkal nagyobb pozitronmintát is. Ezen kívül semmilyen külső elektromos vagy mágneses mezőt nem használtunk a kísérlet, amely nemcsak leegyszerűsíti a kísérleti beállítást, hanem meghosszabbítja a pozitronok élettartamát is."
Az AEgIS Collaboration a pozitronlézeres hűtéssel kapcsolatos kutatási eredményeit különböző technikákat alkalmazó független csapatokkal osztotta meg, és ugyanazon a napon közzétette ezt a fontos eredményt az arXiv preprint szerveren a kutatók referenciaként és tájékoztatása céljából világszerte.
