Znajdź zawartość

Hybryda materii i antymaterii – atom helu, w którym elektron zastąpiono antyprotonem – wykazuje niespodziewaną reakcję na światło lasera, gdy zostaje zanurzony w nadciekłym helu, informują naukowcy z projektu ASACUSA na CERN. Uczeni zauważają, że ich odkrycie może stać się podstawą dla rozpoczęcia różnego rodzaju badań. Nasze eksperymenty sugerują, że hybrydowe atomy helu składające się z materii i antymaterii mogą zostać użyte do eksperymentów spoza fizyki cząstek, szczególnie zaś w badaniach fizyki materii skondensowanej, a może nawet w eksperymentach astrofizycznych, mówi rzecznik prasowy ASACUSA, Masaki Hori. Prawdopodobnie wykonaliśmy pierwszy krok w kierunku wykorzystania antyprotonów w badaniach materii skondensowanej. Naukowcy pracujący przy projekcie ASACUSA wykorzystują hybrydowe atomy helu do badania masy antyprotonu i porównywania jej z masą protonu. W takich hybrydowych atomach wokół jądra krąży antyproton i elektron, zamiast dwóch elektronów, wchodzących w skład zwykłego atomu helu. Atomy te uzyskuje się wprowadzając antyprotony do schłodzonego gazowego helu o niskiej gęstości. Dzięki niskiej temperaturze oraz gęstości możliwe jest łatwiejsze badanie reakcji hybrydowych atomów na światło lasera. Przy bardziej gęstym gazie i wyższych temperaturach linie spektralne przejścia antyprotonu lub elektronu pomiędzy poziomami energetycznymi są zbyt szerokie, przez co ich badanie jest bardzo trudne lub niemożliwe. A w ten właśnie sposób naukowcy próbują określić stosunek masy antyprotonu do elektronu. Dlatego też uczeni byli zaskoczeni, gdy okazało się, że w ciekłym helu, który ma znacznie większą gęstość niż hel w stanie gazowym, doszło do spadku szerokości linii spektralnych antyprotonu. Co więcej, gdy obniżyli temperaturę ciekłego helu do poziomu, poniżej której stał się on nadciekły, okazało się, że linie spektralne uległy dalszemu gwałtownemu zwężeniu. To było niespodziewane. Badana w paśmie optycznym reakcja hybrydowego atomu helu w nadciekłym helu jest wyraźnie różna od reakcji tego samego hybrydowego atomu w gazowym helu o wysokiej gęstości, mówi Anna Sótér ze Politechniki Federalnej w Zurichu (ETH Zurich). Uczeni sądzą, że zaskakujące zachowanie jest powiązane z promieniem orbitali, czyli odległością pomiędzy jądrem atomu a elektronami. W przeciwieństwie do wielu standardowych atomów, promień orbitali w hybrydowym atomie ulega jedynie niewielkim zmianom pod wpływem światła lasera. Dzięki temu laser nie wpływa na linie spektralne, nawet gdy atom jest zanurzony w ciekłym helu. To jednak, jak podkreślają autorzy badań, jedynie hipoteza, którą trzeba zweryfikować. Zaskakujące odkrycie niesie ze sobą liczne konsekwencje. Po pierwsze daje nadzieję na stworzenie innych hybrydowych atomów helu, jak np. pionowe (od cząstki pion) atomy helu zbudowane z różnych cząstek antymaterii i cząstek egzotycznych. Posłużyły by one do bardziej szczegółowych pomiarów masy cząstek. Po drugie, znaczące zwężenie linii spektralnych w nadciekłym helu sugeruje, że hybrydowe atomy helu mogą zostać użyte do badania materii nadciekłej i innych skondensowanych faz materii. W końcu zaś, tak wąskie linie spektralne mogą zostać wykorzystane do poszukiwania antyprotonów i antydeuteronów pochodzących z przestrzeni kosmicznej. Badania takie można by prowadzić na orbicie okołoziemskiej lub w laboratoriach umieszczonych w balonach latających na dużych wysokościach. Jednak zanim się one rozpoczną, konieczne będzie pokonanie licznych przeszkód technicznych. « powrót do artykułu

Eksperyment PUMA, który ma zbadać powierzchnie szeregu jąder atomowych nieistniejących trwale w przyrodzie, został zatwierdzony do realizacji w CERN. Profesor Sławomir Wycech z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ podjął się zadania analizy kluczowych pomiarów tego eksperymentu. Celem projektu PUMA jest utworzenie atomów antyprotonowych, w których jeden z elektronów zastąpiony jest antyprotonem, a jądro atomu jest niestabilne. Antyproton, "spadając" na jądro, będzie anihilował z jego nukleonami, w szczególności z neutronami z zewnętrznej powłoki jądrowej. W takiej reakcji powstanie kilka mezonów, które będą rejestrowane przez detektory. Identyfikacja powstających produktów i analiza ich parametrów kinematycznych pozwoli na badanie halo neutronowego jąder – w tym przypadku jąder niestabilnych – i na ocenę korelacji pomiędzy neutronami na powierzchniach badanych jąder. To właśnie zadanie powierzono profesorowi Sławomirowi Wycechowi. Technicznie eksperyment jest trudny – wyjaśnia naukowiec. Antyproton zostanie wytworzony i spowolniony w jednym z CERN-owskich urządzeń o nazwie ELENA. Tak przygotowaną cząstkę należy umieścić w pułapce magnetycznej i przetransportować na odległość kilkudziesięciu metrów do innego urządzenia o nazwie ISOLDE, produkującego niestabilne jądra. Następnie trzeba doprowadzić do złapania antyprotonu na orbitę atomową i przeprowadzić pomiar produktów rozpadu jądra następującego w wyniku spadnięcia antyprotonu na jego zewnętrzną powierzchnię. Badanie ma znaczenie poznawcze dla fizyki jądrowej i kosmologii. Koszt projektu wyniesie 5-10 milionów euro. Zostanie on sfinansowany przez Fundację Humboldta, źródła europejskie i CERN. « powrót do artykułu