Znajdź zawartość

Naukowcom pracującym przy eksperymencie AEgIS w CERN-ie udało się, jako pierwszym w historii, schłodzić pozytronium (krążące wokół siebie elektron i pozyton) za pomocą wiązki lasera. To pierwszy krok w kierunku stworzenia lasera emitującego promieniowanie gamma. Urządzenie takie pozwoliłoby zajrzeć fizykom do wnętrza jądra atomu i znalazłoby zastosowanie również poza fizyką. Osiągnięcie przybliża też zespół AEgIS do przeprowadzenia bardzo precyzyjnych pomiarów, które mają dać odpowiedź na pytanie, czy materia i antymateria opadają na Ziemię w ten sam sposób. AEgIS to jeden z kilku eksperymentów prowadzonych w Fabryce Antymaterii (Antimatter Factory) w CERN-ie. Wytwarzane są tam atomy antywodoru, które służą badaniom nad antymaterią. Żeby stworzyć atom antywodoru – czyli pozyton krążący wokół antyprotonu – AEgIS kieruje wiązkę pozytronium w chmurę spowolnionych antyprotonów. Gdy dochodzi do spotkania antyprotonu i pozytonium,  pozyton z pozytonium jest przekazywany antyprotonowi i powstaje antywodór. Ten sposób wytwarzania antywodoru oznacza, że AEgIS może badać też samo pozytronium. Pozytronium ma niezwykle krótki czas życia, wynoszący zaledwie 142 miliardowe części sekundy. Po tym czasie dochodzi do jego anihilacji i pojawienia się promieniowania gamma. Jako że jest to prosty system, złożony zaledwie z dwóch elementów, powinien być prosty do zbadania. Pod warunkiem jednak, że uda się schłodzić próbkę pozytronium do temperatury wystarczająco niskiej, by dokonać precyzyjnych pomiarów. I właśnie to udało się zespołowi AEgIS. Naukowcy zastosowali technikę chłodzenia laserowego i obniżyli temperaturę swojej próbki z 380 do 170 kelwinów, czyli z niemal 107 do poniżej -103 stopni Celsjusza. I, co więcej, zapowiadają, że mają zamiar pokonać barierę 10 kelwinów (-263,15 C). Laserowe schłodzenie pozytronium otwiera nowe perspektywy w badaniach nad antymaterią. Daje nadzieję na przeprowadzenie precyzyjnych pomiarów właściwości i zachowania w polu grawitacyjnym tego niezwykłego, a jednocześnie prostego układu materia-antymateria, jakim jest pozytronium. Przy osiągnięciu odpowiednio niskiej temperatury można będzie utworzyć kondensat Bosego-Einsteina złożony z pozytronium. A taki kondensat, jak przewidują teoretycy, powinien pozwolić na wytworzenie spójnej wiązki gamma dzięki wzajemnej anihilacji składowych pozytronium. Kondensat Bosego-Einsteina złożony z antymaterii byłby niezwykłym narzędziem badawczym zarówno dla fizyki badań podstawowych, jak i stosowanych. Tym bardziej, gdybyśmy dzięki niemu mogli zbudować laser na promieniowanie gamma, który pozwoliłby zajrzeć do wnętrza jądra atomowego, wyjaśnia Ruggero Caravita, rzecznik prasowy AEgIS. Lasera do schłodzenia antymaterii użyto po raz pierwszy zaledwie przed trzema laty. Zwykle w takich przypadkach wykorzystuje się laser wąskopasmowy. Naukowcy z CERN użyli lasera szerokopasmowego, co pozwoliło im schłodzić znaczną część próbki. Ponadto eksperyment przeprowadzono bez użycia zewnętrznego pola elektrycznego czy magnetycznego, co uprościło cały eksperyment i wydłużyło czas życia pozytronium. « powrót do artykułu