Neseniai atliktame tyrime AEgIS sistema, priklausanti Europos branduolinių tyrimų centrui (CERN), sėkmingailazeriu aušinami pozitronio jonai, žengdamas svarbų žingsnį materijos ir antimedžiagos sistemos, skleidžiančios į lazerį panašius gama spindulius, link.
Šio eksperimento rezultatai ne tik suteikia tvirtą paramą didelio tikslumo bandymams nustatyti, ar antimedžiaga ir medžiaga patenka į Žemę vienodai, bet ir atveria kelią visiškai naujam antimedžiagos tyrimų spektrui, įskaitant galimybę sukurti gama spindulius. lazeriai.
„Aegis System“ (AEgIS) yra vienas iš kelių eksperimentų, kuriais CERN antimedžiagų gamykloje gaminami ir tiriami antivandenilio atomai, kurių tikslas – labai tiksliai patikrinti, ar antimedžiaga ir medžiaga į Žemę nukrenta vienodai.
Neseniai Physical Review Letters paskelbtame dokumente AEgIS bendradarbiavimas praneša apie eksperimentinį žygdarbį, kuris ne tik padeda pasiekti šį tikslą, bet ir atveria kelią visiškai naujam antimedžiagos tyrimų spektrui, įskaitant gama spindulių lazerių gamybos perspektyvą. , kuris leistų tyrėjams pamatyti viduje esantį atomo branduolį ir pritaikyti ne tik fiziką.
AEgIS, vieno iš kelių CERN antimedžiagų gamyklos eksperimentų, tikslas yra ištirti antivandenilio atomų prigimtį. Kad sukurtų antivandenilį (aplink antiprotoną besisukantį pozitroną), AEgIS nukreipia pozitronų spindulį (aplink pozitroną besisukantį elektroną) į antiprotonų debesį, kurį sukuria ir sulėtino Antimedžiagų gamykla. Kai antiprotonų debesyje susitinka antiprotonas ir pozitronas, pozitronas atiduoda savo pozitroną antiprotonui, todėl susidaro antivandenilis.
Šis procesas leidžia AEgIS tirti pozitroną – antimedžiagų sistemą, kuri yra įdomi, nes joje yra tik dvi taškinės dalelės – elektronas ir jo antimedžiaga.
Tačiau pozitrono gyvavimo laikas yra labai trumpas – 142 milijardosios sekundės dalys, o vėliau sunaikinamas į gama spindulius. Norėdami ištirti šią trumpalaikę dalelę, AEgIS komanda sėkmingai pritaikė lazerinio aušinimo metodus pozitronų mėginiui.
Tai AEgIS komandos žygdarbis. Pozitronų mėginiui pritaikius aušinimą lazeriu, mėginio temperatūrą pavyko sumažinti nuo 380 laipsnių Celsijaus iki 170 laipsnių Celsijaus, tai yra daugiau nei perpus. Šis žygdarbis suteikia tvirtą pagrindą tolesniems eksperimentams, o komanda siekia dar labiau sumažinti temperatūrą iki žemiau 10 kelvinų.
Lazeriu aušinamų pozitronų sėkmė atveria naujas galimybes antimedžiagos tyrimams. Pirma, tai leido labai tiksliai išmatuoti materijos ir antimedžiagos sistemas, o tai padėjo atskleisti naują fiziką. Antra, ši technika taip pat leido mokslininkams gaminti pozitroninius Bose-Einstein kondensatus, kurie yra kondensatai, kuriuose visi komponentai užima tą pačią kvantinę būseną. Manoma, kad tokie kondensatai gali sukurti nuoseklią gama spindulių šviesą, kuri, tikimasi, suteiks tyrėjams galimybę pažvelgti į atomų branduolius.
„Jei Bose-Einšteino antimedžiagos kondensatas sugebės sukurti nuoseklią gama spindulių šviesą, tai bus nepaprastai galinga priemonė pagrindinių ir taikomųjų tyrimų srityje, leisianti tyrėjams įžvelgti atominių branduolių paslaptis. Ruggero Caravita pasakė.
Prisiminkite, kad lazerinio aušinimo technologija pirmą kartą buvo pritaikyta antimedžiagos atomams prieš trejus metus. Pagrindinis principas yra laipsniškas atomų lėtėjimas vykstant cikliniam fotonų sugerties ir emisijos procesui, kuris daugiausia realizuojamas siauros juostos lazeriais, skleidžiančiais šviesą mažame dažnių diapazone. Tačiau AEgIS komanda savo tyrimuose naudojo unikalią plačiajuosčio lazerio technologiją.
Ruggero Caravita toliau aiškina: "Plačiajuosčio lazerio technikos pranašumas yra tas, kad jis gali efektyviai atvėsinti ne tik nedidelį pozitronų pavyzdį, bet ir daug didesnį pozitronų pavyzdį. Be to, mes nenaudojome jokių išorinių elektrinių ar magnetinių laukų. eksperimentas, kuris ne tik supaprastina eksperimentinę sąranką, bet ir prailgina pozitronų tarnavimo laiką.
AEgIS Collaboration savo tyrimų rezultatais apie aušinimą lazeriu pasidalijo su nepriklausomomis komandomis, naudojančiomis skirtingus metodus, ir tą pačią dieną paskelbė šį svarbų rezultatą arXiv išankstinio spausdinimo serveryje, kad mokslininkai visame pasaulyje galėtų naudotis nuoroda ir informacija.
