Az antianyaggal kapcsolatos új felfedezés innovatív diagnosztikai képalkotási technológiákat nyit meg
Készített egyet új felfedezés az antianyagrólaz eredmény hitt tudósok a jövő technológiáira gyakorolt hatás szempontjából is fontos orvosi diagnosztikai képalkotás. Az Országos Nukleáris Fizikai Intézet (Infn) számolt be arról, hogy először a pozitrónium felhő, a természetben jelen lévő legkönnyebb atom, lézer használatának köszönhetően lehűtött. Az AEgIS kísérlet tudományos együttműködése, az egyik a ban működő kísérlet Cern antianyaggyára, amihez az Infn is jelentősen hozzájárul. Az eredményt – amelyet ma, február 22-én tettek közzé a Physical Review Letters-ben, mint a szerkesztő kiemelése – egy adott, alexandritkristályon alapuló lézerrendszerrel készült, amelyet kifejezetten a kísérlet követelményeinek kielégítésére fejlesztettek ki: nagy intenzitás, széles sávszélesség és hosszú impulzusidő. .
A tudósok kifejtik, hogy a porózus szilícium-dioxid célpont által szobahőmérsékleten előállított, pozitronsugárral eltalált pozitróniumatomok hőmérséklete 380 Kelvin-fokról 170 Kelvin-fokra csökkent, ami a sebesség keresztirányú komponensének 54 km/-ről való csökkenésének felel meg. s 37 km/s. A pozitronium a hidrogén öccse, a protont egy pozitron helyettesíti. Ennek eredményeként a kutatók rámutatnak, hogy körülbelül 2000-szer könnyebb a hidrogénnél, így a természet legkönnyebb atomja. Ez egy instabil atom: vákuumban és alapállapotban (a két részecske párhuzamos spinje mellett) mindössze 142 nanoszekundum (másodperc milliárdod) élettartamával semmisül meg. A pozitrónium lehűlésének rövid élettartama alatt kell megtörténnie, ami a közönséges atomokhoz képest nagy kihívást jelent ennek a folyamatnak a reprodukálása.
A szélessávú impulzuslézer használatának az az előnye, hogy a pozitróniumfelhő nagy részét lehűti, megkétszerezi annak effektív élettartamát, és hűtés után több atomot tesz elérhetővé a további kísérletezéshez. A Cern Antimatter Factory egyik kísérletének, az AEgIS-kísérletnek a tudományos célja az antihidrogén gravitációs gyorsulásának mérése, az Einstein-féle gyenge ekvivalencia-elv antianyagának vizsgálataként, amely az általános elmélet egyik sarokköve. Relativitáselmélet, amely szerint a gravitációs térnek kitett vákuumban szabadesésben mozgó test magának a testnek az összetételétől független pályát követ a térben. Az AEgIS esetében az antihidrogént a gerjesztett állapotú pozitrónium és a befogott antiprotonok közötti reakció révén nyerik. Minél kisebb a pozitrónium sebessége, annál nagyobb a valószínűsége az antihidrogén képződésének: ezért fontos a pozitrónium atomok hűtése, hogy a lehető legnagyobb mértékben csökkentsék kinetikai energiájukat.
Az Infn azt is megjegyzi, hogy a hideg pozitróniumatomok sűrű felhőjének létrehozásának lehetősége példátlan pontossággal teszi lehetővé a spektroszkópiai méréseket, és megnyitja az első kísérleteket a gravitációs kölcsönhatás mérésére egy csak leptonokból álló antianyag-rendszeren. Ezenkívül lehetővé teszi számunkra, hogy intenzívebb antihidrogén-forrásokat állítsunk elő gravitációs mérésekhez, például azokhoz, amelyeket az AEgIS együttműködéssel a jövőben kívánnak végrehajtani. Ruggero Caravita, az Infn kutatója, a nemzetközi AEgIS együttműködés vezetője kifejti, hogy „a kellően hideg pozitróniumatomok elérhetősége nem csak az alapvető fizikai kutatásokra vonatkozik, hanem szélesebb körben is érdekelt”.
Caravita hangsúlyozza, hogy „a lézerhűtéses pozitróniumnak vannak olyan sajátosságai, amelyek potenciális technológiai hatása miatt is vonzó rendszerré teszik: különösen megnyitja az utat az antianyagból álló rendszer Bose-Einstein kondenzációja előtt, ami az eredmény már a lézerrel hűtött közönséges anyagok esetében kapott.”
„A pozitrónium Bose-Einstein kondenzátuma – folytatja Caravita – erős jelölt a monokromatikus gammasugárzás pulzáló forrásának laboratóriumi létrehozására a kondenzátum stimulált megsemmisítése révén. Ha ezek is koherensnek bizonyultak, ahogyan nemrégiben feltételezték, ez egy impulzuslézer a gamma spektrumban valósult volna meg, számos tudományos és technológiai alkalmazással, a gamma-spektroszkópiától az orvosi képalkotásig.” Az AEgIS együttműködés megosztja a kapott eredményt egy független kutatócsoporttal, amely más technikát használt, és az eredményt az AEgIS-sel egy napon publikálta az arXiv-en.
Végül az Infn emlékeztet arra, hogy az olasz kutatótestület az AEgIS-kísérlet tudományos főszereplői és fő finanszírozói közé tartozik, amelyet mindig is olaszok irányítottak. Az Infn Lea-Low Energy Antimatter együttműködés részeként, amely egyetlen projektben egyesíti az Intézet különböző tudományos tevékenységeit ebben a szektorban, a Trentói Egyetem Antimatter Laboratóriumában és az Infn Tifpa Nemzeti Központjában valósul meg. egy új, csúcstechnológiás gép impulzussugaras pozitrónium gyártására, amely egyike lesz a körülbelül tíz „Surko-csapda” – ahogy ezeket az eszközöket nevezik – a világon.
Végül a kutatók hozzáteszik, hogy innovatív transzmissziós geometriával készülnek, és a hideg pozitrónium lézersugárral történő manipulálására irányuló kísérletek teljesen új generációjának alapját fogják képezni. Az AEgIS tudományos együttműködésben a Trentói Egyetem kutatócsoportjai, a Trentoi Infn Tifpa Nemzeti Központja, az Infn Szekciója és a Milánói Állami Egyetem, a Milánói Politechnika, valamint a Paviai Infn Szekció és az Egyetem kutatócsoportjai vesznek részt. a Brescia.
