Hiljutises uuringus õnnestus Euroopa Tuumauuringute Keskuse (CERN) alluval AEgIS-süsteemillaserjahutusega positrooniumioonid, astudes olulise sammu laseritaolisi gammakiirgust kiirgava aine-antiaine süsteemi suunas.
Selle katse tulemused mitte ainult ei toeta tugevat täppistestimist selle kohta, kas antiaine ja aine langevad Maale samal viisil, vaid sillutavad teed ka täiesti uutele antiaineuuringutele, sealhulgas võimalusele tekitada gammakiirgust. laserid.
Aegise süsteem (AEgIS) on üks paljudest katsetest, mille käigus toodetakse ja uuritakse CERNi antiainetehases vesinikuvastaseid aatomeid, mille eesmärk on suure täpsusega testida, kas antiaine ja aine langevad Maale samal viisil.
Hiljuti Physical Review Lettersis avaldatud artiklis kirjeldab AEgIS-i koostöö eksperimentaalset saavutust, mis mitte ainult ei aita seda eesmärki saavutada, vaid sillutab teed ka täiesti uuele hulgale antiaineuuringutele, sealhulgas gammakiirguse laserite tootmisele. , mis võimaldaks teadlastel näha sees oleva aatomi tuuma ja omada rakendusi väljaspool füüsikat.
AEgIS-i, ühe CERNi antiainetehase katsetest, eesmärk on uurida vesinikuvastaste aatomite olemust. Antivesiniku (antiprootoni ümber pöörlev positroni) loomiseks suunab AEgIS positronite kiire (ümber positroni pöörlev elektron) antiprootonite pilve, mille on loonud ja aeglustunud Antiaine Factory. Kui antiprooton ja positron kohtuvad antiprootoni pilves, annab positron oma positroni antiprootonile, mille tulemusena tekib anti-vesinik.
See protsess võimaldab AEgIS-il uurida positroni, antiainesüsteemi, mis pakub huvi, kuna sisaldab ainult kahte punktosakest – elektroni ja selle antiainet.
Kuid positroni eluiga on äärmiselt lühike, 142 miljardit sekundit ja see hävib seejärel gammakiirguseks. Selle lühiealise osakese uurimiseks rakendas AEgIS-i meeskond edukalt laserjahutustehnikaid positroniproovile.
See on AEgIS-i meeskonna tehtud saavutus. Rakendades positroniproovile laserjahutust, õnnestus neil proovi temperatuuri alandada 380 kraadilt Celsiuse järgi 170 kraadini, mis on enam kui poole võrra väiksem. See saavutus loob tugeva aluse järgmisteks katseteks ja meeskonna eesmärk on veelgi vähendada temperatuuri alla 10 kelvini.
Laserjahutusega positronite edu avab uusi võimalusi antiaine uurimisel. Esiteks on see võimaldanud aine-antiaine süsteemide ülitäpsed mõõtmised, aidates paljastada uut füüsikat. Teiseks on see tehnika võimaldanud teadlastel toota ka positroni Bose-Einsteini kondensaate, mis on kondensaadid, milles kõik komponendid hõivavad sama kvantoleku. Arvatakse, et sellised kondensaadid on kandidaadid koherentse gammakiirguse tekitamiseks, mis peaks võimaldama teadlastele pilku heita aatomituumadesse.
"Kui Bose-Einsteini antiaine kondensaat suudab toota koherentset gammakiirgust, on see tohutult võimas tööriist alus- ja rakendusuuringute valdkonnas, võimaldades teadlastel saada ülevaade aatomituumade saladustest." Ruggero Caravita ütles.
Tuletame meelde, et laserjahutustehnoloogiat rakendati esmakordselt antiaine aatomitele kolm aastat tagasi. Põhiprintsiip seisneb aatomite järkjärgulises aeglustamises footonite neeldumise ja emissiooni tsüklilise protsessi kaudu, mida peamiselt realiseerivad kitsaribalised laserid, mis kiirgavad valgust väikeses sagedusvahemikus. Kuid AEgIS-i meeskond kasutas oma uurimistöös ainulaadset lairiba lasertehnoloogiat.
Ruggero Caravita selgitab veel: "Lairiba lasertehnika eeliseks on see, et see suudab tõhusalt jahutada mitte ainult väikest positroniproovi, vaid ka palju suuremat positroniproovi. Lisaks ei kasutanud me ajal väliseid elektri- ega magnetvälju. eksperiment, mis mitte ainult ei lihtsusta eksperimentaalset seadistust, vaid pikendab ka positronite eluiga.
AEgIS Collaboration on jaganud oma uurimistulemusi positron-laserjahutuse kohta sõltumatute meeskondadega, kes kasutavad erinevaid tehnikaid, ning postitanud selle olulise tulemuse samal päeval arXiv preprintserverisse, et teadlastele kogu maailmas viiteid ja teavet saada.
