В скорошно проучване системата AEgIS към Европейския център за ядрени изследвания (CERN) успешнолазерно охлаждани позитрониеви йони, като направи важна стъпка към система материя-антиматерия, която излъчва подобни на лазер гама лъчи.
Резултатите от този експеримент не само осигуряват силна подкрепа за високо прецизно тестване дали антиматерията и материята падат на Земята по един и същи начин, но също така проправят пътя за цяла нова гама от изследвания на антиматерията, включително възможността за производство на гама лъчи лазери.
Системата Aegis (AEgIS) е един от няколкото експеримента, произвеждащи и изучаващи анти-водородни атоми във фабриката за антиматерия на CERN, чиято цел е да тества с висока точност дали антиматерията и материята падат на Земята по един и същи начин.
В статия, публикувана наскоро в Physical Review Letters, сътрудничеството на AEgIS докладва за експериментален подвиг, който не само помага за постигането на тази цел, но също така проправя пътя за цяла нова гама от изследвания на антиматерията, включително перспективата за производство на гама-лъчеви лазери , което ще позволи на изследователите да видят ядрото на атома вътре и да имат приложения извън физиката.
Целта на AEgIS, един от няколкото експеримента във фабриката за антиматерия на CERN, е да изследва природата на анти-водородните атоми. За да създаде антиводород (позитрон, въртящ се около антипротон), AEgIS насочва лъч от позитрони (електрон, въртящ се около позитрон) в облак от антипротони, създаден и забавен от фабриката за антиматерия. Когато антипротон и позитрон се срещнат в антипротонния облак, позитронът предава своя позитрон на антипротона, което води до образуването на антиводород.
Този процес позволява на AEgIS да изследва позитрон, система от антиматерия, която представлява интерес, тъй като съдържа само две точкови частици - електрона и неговата антиматерия.
Позитронът обаче има изключително кратък живот от 142 милиардни от секундата и впоследствие се анихилира в гама лъчи. За да проучи тази краткотрайна частица, екипът на AEgIS успешно приложи техники за лазерно охлаждане към проба от позитрони.
Това е постижение, постигнато от екипа на AEgIS. Чрез прилагане на лазерно охлаждане към позитронна проба, те успяха да намалят температурата на пробата от 380 градуса по Целзий на 170 градуса по Целзий, намаление повече от половината. Това постижение осигурява солидна основа за последващи експерименти и екипът има за цел допълнително да намали температурата до под 10 Келвина.
Успехът на позитроните с лазерно охлаждане разкрива нови възможности за изследване на антиматерията. Първо, той направи възможни измервания с висока точност на системи материя-антиматерия, помагайки за разкриването на нова физика. Второ, техниката също така позволи на изследователите да произведат позитронни кондензати на Бозе-Айнщайн, които са кондензати, в които всички компоненти заемат едно и също квантово състояние. Смята се, че такива кондензати са кандидати за генериране на кохерентна гама-лъчева светлина, която се очаква да предостави на изследователите възможност да надникнат в атомните ядра.
„Ако кондензатът на Бозе-Айнщайн от антиматерия е в състояние да произведе кохерентна гама-лъчева светлина, това ще бъде изключително мощен инструмент в областта на фундаменталните и приложни изследвания, позволявайки на изследователите да надникнат в мистериите на атомните ядра.“ - каза Руджеро Каравита.
Спомнете си, че технологията за лазерно охлаждане беше приложена за първи път към атоми на антиматерия преди три години. Основният принцип се крие в постепенното забавяне на атомите чрез цикличен процес на поглъщане и излъчване на фотони, който се реализира главно от теснолентови лазери, които излъчват светлина в малък честотен диапазон. Екипът на AEgIS обаче използва уникална широколентова лазерна технология в своите изследвания.
Руджеро Каравита обяснява още: „Предимството на широколентовата лазерна техника е, че тя може ефективно да охлади не само малка проба от позитрони, но и много по-голяма проба от позитрони. Освен това не използвахме външни електрически или магнитни полета по време на експериментът, който не само опростява експерименталната настройка, но също така удължава живота на позитроните."
Сътрудничеството на AEgIS сподели резултатите от своите изследвания върху позитронното лазерно охлаждане с независими екипи, използващи различни техники, и в същия ден публикува този важен резултат на сървъра за предпечат на arXiv за справка и информация на изследователи от цял свят.
