V nedávnej štúdii systém AEgIS pod Európskym centrom pre jadrový výskum (CERN) úspešnelaserom chladené pozitróniové ióny, čím sme urobili dôležitý krok smerom k systému hmota-antihmota, ktorý vyžaruje gama lúče podobné laseru.
Výsledky tohto experimentu poskytujú nielen silnú podporu pre vysoko presné testovanie toho, či antihmota a hmota dopadajú na Zem rovnakým spôsobom, ale tiež pripravujú cestu pre úplne nový rozsah výskumu antihmoty, vrátane možnosti produkcie gama žiarenia. lasery.
Systém Aegis (AEgIS) je jedným z niekoľkých experimentov produkujúcich a študujúcich anti-vodíkové atómy v továrni na antihmotu v CERN-e, ktorého cieľom je s vysokou presnosťou otestovať, či antihmota a hmota dopadajú na Zem rovnakým spôsobom.
V článku, ktorý bol nedávno publikovaný v Physical Review Letters, AEgIS spolupráca informuje o experimentálnom výkone, ktorý nielen pomáha dosiahnuť tento cieľ, ale tiež pripravuje pôdu pre úplne nový rozsah výskumu antihmoty, vrátane perspektívy výroby gama laserov. , čo by umožnilo výskumníkom nahliadnuť do jadra atómu vo vnútri a mať aplikácie aj mimo fyziky.
Cieľom AEgIS, jedného z niekoľkých experimentov v továrni na antihmotu v CERN-e, je študovať povahu atómov proti vodíku. Aby sa vytvoril anti-vodík (pozitrón rotujúci okolo antiprotónu), AEgIS nasmeruje lúč pozitrónov (elektrón rotujúci okolo pozitrónu) do oblaku antiprotónov vytvorených a spomalených továrňou na antihmotu. Keď sa antiprotón a pozitrón stretnú v antiprotónovom oblaku, pozitrón odovzdá svoj pozitrón antiprotónu, čo vedie k vytvoreniu anti-vodíka.
Tento proces umožňuje AEgIS študovať pozitrón, systém antihmoty, ktorý je zaujímavý, pretože obsahuje iba dve bodové častice – elektrón a jeho antihmotu.
Pozitron má však extrémne krátku životnosť 142 miliardtín sekundy a následne anihiluje na gama lúče. Na štúdium tejto častice s krátkou životnosťou tím AEgIS úspešne aplikoval techniky laserového chladenia na vzorku pozitrónov.
Toto je výkon, ktorý dosiahol tím AEgIS. Aplikovaním laserového chladenia na pozitrónovú vzorku sa im podarilo znížiť teplotu vzorky z 380 stupňov Celzia na 170 stupňov Celzia, čo je zníženie o viac ako polovicu. Tento výkon poskytuje pevný základ pre následné experimenty a cieľom tímu je ďalej znížiť teplotu pod 10 Kelvinov.
Úspech laserom chladených pozitrónov otvára nové možnosti výskumu antihmoty. Po prvé, umožnila vysoko presné merania systémov hmota-antihmota, čím pomohla odhaliť novú fyziku. Po druhé, táto technika tiež umožnila výskumníkom produkovať pozitrónové Bose-Einsteinove kondenzáty, čo sú kondenzáty, v ktorých všetky zložky zaberajú rovnaký kvantový stav. Takéto kondenzáty sa považujú za kandidátov na generovanie koherentného svetla gama, od ktorého sa očakáva, že poskytne výskumníkom pohľad do atómových jadier.
"Ak Bose-Einsteinov kondenzát antihmoty dokáže produkovať koherentné gama svetlo, bude to nesmierne silný nástroj v oblasti základného a aplikovaného výskumu, ktorý umožní výskumníkom nahliadnuť do tajomstiev atómových jadier." Povedal Ruggero Caravita.
Pripomeňme, že technológia laserového chladenia bola prvýkrát aplikovaná na atómy antihmoty pred tromi rokmi. Základný princíp spočíva v postupnom spomaľovaní atómov prostredníctvom cyklického procesu absorpcie a emisie fotónov, ktorý je realizovaný najmä úzkopásmovými lasermi, ktoré vyžarujú svetlo v malom frekvenčnom rozsahu. Tím AEgIS však pri výskume využil unikátnu širokopásmovú laserovú technológiu.
Ruggero Caravita ďalej vysvetľuje: "Výhodou širokopásmovej laserovej techniky je, že dokáže efektívne ochladiť nielen malú vzorku pozitrónov, ale aj oveľa väčšiu vzorku pozitrónov. Okrem toho sme počas experiment, ktorý nielen zjednodušuje experimentálne nastavenie, ale aj predlžuje životnosť pozitrónov."
AEgIS Collaboration zdieľal svoje výsledky výskumu o chladení pozitrónovým laserom s nezávislými tímami pomocou rôznych techník a v ten istý deň zverejnil tento dôležitý výsledok na predtlačovom serveri arXiv pre referenciu a informácie výskumníkov z celého sveta.
