Í nýlegri rannsókn hefur AEGIS kerfið undir European Centre for Nuclear Research (CERN) tekistleysikældar positróníumjónir, að taka mikilvægt skref í átt að efnis-andefniskerfi sem gefur frá sér leysilíka gammageisla.
Niðurstöður þessarar tilraunar veita ekki aðeins sterkan stuðning við mjög nákvæmar prófanir á því hvort andefni og efni falli til jarðar á sama hátt, heldur ryðja þær einnig brautina fyrir alveg nýtt úrval andefnisrannsókna, þar á meðal möguleika á að framleiða gammageisla. leysir.
Aegis kerfið (AEgIS) er ein af nokkrum tilraunum sem framleiðir og rannsakar andvetnisatóm í andefnisverksmiðju CERN, sem hefur það að markmiði að prófa með mikilli nákvæmni hvort andefni og efni falli bæði til jarðar á sama hátt.
Í grein sem nýlega var birt í Physical Review Letters greinir AEgIS-samstarfið frá tilraunaafreki sem ekki aðeins hjálpar til við að ná þessu markmiði, heldur ryður einnig brautina fyrir alveg nýtt úrval andefnisrannsókna, þar á meðal möguleika á að framleiða gammageisla leysigeisla. , sem myndi gera rannsakendum kleift að sjá inn í kjarna frumeindarinnar og hafa notkunarmöguleika umfram eðlisfræði.
Markmið AEgIS, einnar af nokkrum tilraunum í andefnisverksmiðju CERN, er að rannsaka eðli andvetnisatóma. Til að búa til andvetni (pósírónu sem snýst í kringum andróteind) beinir AEgIS geisla af pótrónum (rafeind sem snýst um pótrónu) inn í ský af andróteindum sem Andefnisverksmiðjan hefur búið til og hægt á henni. Þegar andróteind og positron mætast í andróteindaskýinu gefur positron sitt positron til mótróteindarinnar, sem leiðir til myndunar and-vetnis.
Þetta ferli gerir AEgIS kleift að rannsaka positron, andefniskerfi sem er áhugavert vegna þess að það inniheldur aðeins tveggja punkta agnir - rafeindina og andefni hennar.
Hins vegar hefur positron afar stuttan líftíma sem er 142 milljarðaustu úr sekúndu og tortímast í kjölfarið í gammageisla. Til að rannsaka þessa skammlífu ögn, beitti AEgIS teymið með góðum árangri leysikælitækni á sýnishorn af positrónum.
Þetta er afrek sem AegIS teymið hefur náð. Með því að beita leysikælingu á positronsýni tókst þeim að lækka hitastig sýnisins úr 380 gráðum á Celsíus í 170 gráður á Celsíus, sem er meira en helmingslækkun. Þetta afrek gefur traustan grunn fyrir síðari tilraunir og teymið stefnir að því að minnka hitastigið enn frekar niður fyrir 10 Kelvin.
Árangur leysikældra positróna opnar nýja möguleika fyrir andefnisrannsóknir. Í fyrsta lagi hefur það gert mögulegar nákvæmar mælingar á efni-andefniskerfum, hjálpað til við að sýna nýja eðlisfræði. Í öðru lagi hefur tæknin einnig gert vísindamönnum kleift að framleiða positron Bose-Einstein þéttiefni, sem eru þéttingar þar sem allir þættirnir eru í sama skammtaástandi. Talið er að slíkt þéttiefni geti myndað samhangandi gammageislaljós, sem búist er við að gefi rannsakendum innsýn í atómkjarna.
„Ef Bose-Einstein þétting andefnis er fær um að framleiða samhangandi gammageislaljós, þá verður það gríðarlega öflugt tæki á sviði grunnrannsókna og hagnýtra rannsókna, sem gerir vísindamönnum kleift að öðlast innsýn í leyndardóma atómkjarna. sagði Ruggero Caravita.
Mundu að leysikælingartækni var fyrst beitt á andefnisatóm fyrir þremur árum. Meginreglan liggur í hægfara hægja á atómum í gegnum hringlaga ferli frásogs og losunar ljóseinda, sem er aðallega að veruleika með þröngbands leysigeislum sem gefa frá sér ljós á litlu tíðnisviði. Hins vegar notaði AEGIS teymið einstaka breiðbands leysitækni í rannsóknum sínum.
Ruggero Caravita útskýrir ennfremur: "Kosturinn við breiðbands leysitæknina er að hún getur á áhrifaríkan hátt kælt ekki aðeins lítið sýnishorn af positrónum, heldur einnig miklu stærra sýnishorn af positrónum. Auk þess notuðum við engin ytri raf- eða segulsvið meðan á tilraunina, sem ekki aðeins einfaldar tilraunauppsetninguna heldur lengir líftíma positronanna.“
AEGIS-samstarfið hefur deilt rannsóknarniðurstöðum sínum um pósítron-leysiskælingu með óháðum teymum sem nota mismunandi tækni, og sama dag birti þessa mikilvægu niðurstöðu á arXiv forprentþjóninum til viðmiðunar og upplýsinga fyrir vísindamenn um allan heim.
