Научници по први пут успешно ласерски хлађени јоне позитронијума!

У недавној студији, систем АЕгИС у оквиру Европског центра за нуклеарна истраживања (ЦЕРН) успешно је ласерски хлађен позитронијум јонима, чинећи важан корак ка систему материја-антиматерија који емитује гама зраке сличне ласеру.
Резултати овог експеримента не само да пружају снажну подршку за високо прецизно тестирање да ли антиматерија и материја падају на Земљу на исти начин, већ и отварају пут за читав низ истраживања антиматерије, укључујући могућност производње гама зрака ласери.
Систем Аегис (АЕгИС) је један од неколико експеримената који производе и проучавају атоме антиводоника у ЦЕРН-овој фабрици антиматерије, чији је циљ да се са великом прецизношћу тестира да ли и антиматерија и материја падају на Земљу на исти начин.
У чланку који је недавно објављен у Пхисицал Ревиев Леттерс, АЕгИС сарадња извештава о експерименталном подвигу који не само да помаже у постизању овог циља, већ и утире пут за читав низ истраживања антиматерије, укључујући могућност производње ласера ​​гама зрака. , што би омогућило истраживачима да сагледају језгро атома унутра и имају примене изван физике.
Циљ АЕгИС-а, једног од неколико експеримената у ЦЕРН-овој фабрици антиматерије, је проучавање својстава анти-водоникових атома. Да би створио антиводоник (позитрон који се врти око антипротона), АЕгИС усмерава сноп позитрона (електрон који се окреће око позитрона) у облак антипротона који ствара и успорава Фабрика антиматерије. Када се антипротон и позитрон сретну у антипротонском облаку, позитрон предаје свој позитрон антипротону, што резултира формирањем антиводоника.
Овај процес омогућава АЕгИС-у да проучава позитрон, систем антиматерије који је од интереса јер садржи само две тачкасте честице - електрон и његову антиматерију.
Међутим, позитрон има изузетно кратак животни век од 142 милијардити део секунде и након тога се уништава у гама зраке. Да би проучавао ову краткотрајну честицу, АЕгИС тим је успешно применио технике ласерског хлађења на узорку позитрона.
Ово је подвиг који је постигао АЕгИС тим. Применом ласерског хлађења на позитронски узорак, успели су да смање температуру узорка са 380 степени Целзијуса на 170 степени Целзијуса, што је смањење за више од половине. Овај подвиг пружа чврсту основу за наредне експерименте, а тим има за циљ да додатно смањи температуру на испод 10 Келвина.
Успех ласерски хлађених позитрона отвара нове могућности за истраживање антиматерије. Прво, омогућио је високо прецизна мерења система материја-антиматерија, помажући да се открије нова физика. Друго, техника је такође омогућила истраживачима да произведу позитронске Босе-Ајнштајн кондензате, који су кондензати у којима све компоненте заузимају исто квантно стање. Сматра се да су такви кондензати кандидати за генерисање кохерентне светлости гама зрака, за коју се очекује да ће истраживачима пружити поглед у унутрашњост атомских језгара.
„Ако Босе-Ајнштајнов кондензат антиматерије буде у стању да произведе кохерентну светлост гама зрака, то ће бити изузетно моћно оруђе у области основних и примењених истраживања, омогућавајући истраживачима да стекну увид у мистерије атомских језгара. рекао је Руђеро Каравита.
Подсетимо се да је технологија ласерског хлађења први пут примењена на атоме антиматерије пре три године. Основни принцип лежи у постепеном успоравању атома кроз циклични процес апсорпције и емисије фотона, који се углавном остварује помоћу ускопојасних ласера ​​који емитују светлост у малом фреквентном опсегу. Међутим, АЕгИС тим је у свом истраживању користио јединствену широкопојасну ласерску технологију.
Руђеро Каравита даље објашњава: „Предност широкопојасне ласерске технике је у томе што може ефикасно да охлади не само мали узорак позитрона, већ и много већи узорак позитрона. Поред тога, нисмо користили никаква спољна електрична или магнетна поља током експеримент, који не само да поједностављује експерименталну поставку већ и продужава животни век позитрона."
АЕгИС Цоллаборатион је поделила своје резултате истраживања о хлађењу позитронским ласером са независним тимовима који користе различите технике, и истог дана објавила овај важан резултат на арКсив серверу за препринт за референцу и информације истраживачима широм света.