Zinātnieki pirmo reizi veiksmīgi ar lāzeru atdzesējuši pozitronija jonus!

Nesenā pētījumā AEgIS sistēma Eiropas Kodolpētījumu centra (CERN) vadībā veiksmīgi ar lāzeru atdzesēja pozitronija jonus, sperot svarīgu soli ceļā uz matērijas-antimatērijas sistēmu, kas izstaro lāzeram līdzīgus gamma starus.
Šī eksperimenta rezultāti ne tikai sniedz spēcīgu atbalstu augstas precizitātes pārbaudēm par to, vai antimatērija un matērija vienādi nokrīt uz Zemi, bet arī paver ceļu pilnīgi jaunam antimatērijas pētījumu klāstam, tostarp iespējai radīt gamma starus. lāzeri.
Aegis sistēma (AEgIS) ir viens no vairākiem eksperimentiem, kas ražo un pēta anti-ūdeņraža atomus CERN Antimateriālu rūpnīcā, kura mērķis ir ar augstu precizitāti pārbaudīt, vai antimateriāls un matērija nokrīt uz Zemi vienādi.
Rakstā, kas nesen publicēts Physical Review Letters, AEgIS sadarbība ziņo par eksperimentālu varoņdarbu, kas ne tikai palīdz sasniegt šo mērķi, bet arī paver ceļu pilnīgi jaunam antimateriālu pētījumu klāstam, tostarp iespējai ražot gamma staru lāzerus. , kas ļautu pētniekiem redzēt iekšā esošā atoma kodolu un izmantot ne tikai fiziku.
AEgIS, viens no vairākiem eksperimentiem CERN Antimateriālu rūpnīcā, mērķis ir izpētīt anti-ūdeņraža atomu īpašības. Lai izveidotu antiūdeņradi (pozitronu, kas griežas ap antiprotonu), AEgIS novirza pozitronu staru (elektronu, kas griežas ap pozitronu) antiprotonu mākonī, ko rada un palēnina Antimatērijas rūpnīca. Kad antiprotons un pozitrons satiekas antiprotonu mākonī, pozitrons atdod savu pozitronu antiprotonam, kā rezultātā veidojas antiūdeņradis.
Šis process ļauj AEgIS pētīt pozitronu, antimateriālu sistēmu, kas ir interesanta, jo satur tikai divas punktveida daļiņas - elektronu un tā antimateriālu.
Tomēr pozitronam ir ārkārtīgi īss kalpošanas laiks - 142 miljarddaļas sekundes, un pēc tam tas iznīcinās gamma staros. Lai izpētītu šo īslaicīgo daļiņu, AEgIS komanda veiksmīgi izmantoja lāzera dzesēšanas metodes pozitronu paraugam.
Tas ir AEgIS komandas varoņdarbs. Izmantojot lāzera dzesēšanu pozitronu paraugam, viņiem izdevās samazināt parauga temperatūru no 380 grādiem pēc Celsija līdz 170 grādiem pēc Celsija, kas ir samazinājums par vairāk nekā pusi. Šis varoņdarbs nodrošina stabilu pamatu turpmākajiem eksperimentiem, un komandas mērķis ir vēl vairāk samazināt temperatūru līdz 10 kelviniem.
Lāzera dzesēšanas pozitronu panākumi paver jaunas iespējas antimateriālu izpētei. Pirmkārt, tas ir ļāvis veikt augstas precizitātes matērijas un antimatērijas sistēmu mērījumus, palīdzot atklāt jaunu fiziku. Otrkārt, šī metode ir arī ļāvusi pētniekiem ražot pozitroniskus Bozes-Einšteina kondensātus, kas ir kondensāti, kuros visi komponenti aizņem vienu un to pašu kvantu stāvokli. Tiek uzskatīts, ka šādi kondensāti ir kandidāti koherentas gamma staru gaismas radīšanai, kas, domājams, sniegs pētniekiem ieskatu atomu kodolos.
"Ja Bozes-Einšteina antimatērijas kondensāts spēj radīt koherentu gamma staru gaismu, tas būs ārkārtīgi spēcīgs instruments fundamentālo un lietišķo pētījumu jomā, ļaujot pētniekiem gūt ieskatu atomu kodolu noslēpumos." Rudžero Karavita sacīja.
Atgādiniet, ka lāzera dzesēšanas tehnoloģija pirmo reizi tika izmantota antimatērijas atomiem pirms trim gadiem. Pamatprincips ir pakāpeniska atomu palēnināšanās, izmantojot ciklisku fotonu absorbcijas un emisijas procesu, ko galvenokārt realizē šaurjoslas lāzeri, kas izstaro gaismu nelielā frekvenču diapazonā. Tomēr AEgIS komanda pētījumos izmantoja unikālu platjoslas lāzertehnoloģiju.
Ruggero Caravita tālāk skaidro: "Platjoslas lāzera tehnikas priekšrocība ir tā, ka tā var efektīvi atdzesēt ne tikai nelielu pozitronu paraugu, bet arī daudz lielāku pozitronu paraugu. Turklāt laikā mēs neizmantojām nekādus ārējos elektriskos vai magnētiskos laukus. eksperiments, kas ne tikai vienkāršo eksperimentālo iestatījumu, bet arī pagarina pozitronu kalpošanas laiku."
AEgIS Collaboration ir kopīgojis savus pētījumu rezultātus par pozitronu lāzera dzesēšanu ar neatkarīgām komandām, kuras izmanto dažādas metodes, un tajā pašā dienā ievietoja šo svarīgo rezultātu arXiv preprint serverī, lai pētnieki visā pasaulē varētu izmantot atsauces un informāciju.