Dalam kajian baru-baru ini, sistem AEgIS di bawah Pusat Penyelidikan Nuklear Eropah (CERN) berjayaion positronium yang disejukkan dengan laser, mengambil langkah penting ke arah sistem jirim antimatter yang memancarkan sinar gamma seperti laser.
Keputusan eksperimen ini bukan sahaja memberikan sokongan kukuh untuk ujian ketepatan tinggi sama ada antijirim dan jirim jatuh ke Bumi dengan cara yang sama, tetapi juga membuka jalan bagi rangkaian penyelidikan antijirim yang baharu, termasuk kemungkinan menghasilkan sinar gamma. laser.
Sistem Aegis (AEgIS) ialah salah satu daripada beberapa eksperimen yang menghasilkan dan mengkaji atom anti-hidrogen di Kilang Antimateri CERN, yang matlamatnya adalah untuk menguji dengan ketepatan tinggi sama ada antijirim dan jirim kedua-duanya jatuh ke Bumi dengan cara yang sama.
Dalam makalah yang diterbitkan baru-baru ini dalam Physical Review Letters, kerjasama AEgIS melaporkan tentang pencapaian percubaan yang bukan sahaja membantu mencapai matlamat ini, tetapi juga membuka jalan untuk rangkaian penyelidikan antijirim yang baharu, termasuk prospek menghasilkan laser sinar gamma. , yang akan membolehkan penyelidik melihat ke dalam nukleus atom di dalam dan mempunyai aplikasi di luar fizik.
Matlamat AEgIS, salah satu daripada beberapa eksperimen di Kilang Antimateri CERN, adalah untuk mengkaji sifat atom anti-hidrogen. Untuk mencipta anti-hidrogen (positron berputar mengelilingi antiproton), AEgIS mengarahkan rasuk positron (elektron berputar mengelilingi positron) ke dalam awan antiproton yang dicipta dan diperlahankan oleh Kilang Antimatter. Apabila antiproton dan positron bertemu dalam awan antiproton, positron menyerahkan positronnya kepada antiproton, mengakibatkan pembentukan anti-hidrogen.
Proses ini membolehkan AEgIS mengkaji positron, sistem antijirim yang menarik kerana ia mengandungi hanya dua zarah titik - elektron dan antijirimnya.
Walau bagaimanapun, positron mempunyai jangka hayat yang sangat singkat iaitu 142 bilion sesaat dan seterusnya memusnahkan kepada sinar gama. Untuk mengkaji zarah jangka pendek ini, pasukan AEgIS berjaya menggunakan teknik penyejukan laser pada sampel positron.
Ini adalah pencapaian yang dicapai oleh pasukan AEgIS. Dengan menggunakan penyejukan laser pada sampel positron, mereka berjaya mengurangkan suhu sampel daripada 380 darjah Celsius kepada 170 darjah Celsius, pengurangan lebih daripada separuh. Prestasi ini menyediakan asas yang kukuh untuk eksperimen seterusnya, dan pasukan itu berhasrat untuk mengurangkan lagi suhu kepada di bawah 10 Kelvin.
Kejayaan positron yang disejukkan laser membuka kemungkinan baharu untuk penyelidikan antijirim. Pertama, ia telah memungkinkan pengukuran ketepatan tinggi sistem antimatter jirim, membantu mendedahkan fizik baharu. Kedua, teknik ini juga telah membolehkan penyelidik menghasilkan kondensat Bose-Einstein positron, yang merupakan kondensat di mana semua komponen menduduki keadaan kuantum yang sama. Pemeluwapan sedemikian dianggap sebagai calon untuk menjana cahaya sinar gamma yang koheren, yang dijangka memberikan penyelidik dengan mengintip ke dalam nukleus atom.
"Sekiranya kondensat antimateri Bose-Einstein mampu menghasilkan cahaya sinar gamma yang koheren, ia akan menjadi alat yang sangat berkuasa dalam bidang penyelidikan asas dan gunaan, membolehkan para penyelidik mendapatkan pandangan tentang misteri nukleus atom." Ruggero Caravita berkata.
Ingat bahawa teknologi penyejukan laser pertama kali digunakan pada atom antijirim tiga tahun lalu. Prinsip teras terletak pada perlambatan atom secara beransur-ansur melalui proses kitaran penyerapan dan pelepasan foton, yang kebanyakannya direalisasikan oleh laser jalur sempit yang memancarkan cahaya dalam julat frekuensi yang kecil. Walau bagaimanapun, pasukan AEgIS menggunakan teknologi laser jalur lebar yang unik dalam penyelidikan mereka.
Ruggero Caravita seterusnya menerangkan, "Kelebihan teknik laser jalur lebar ialah ia boleh menyejukkan bukan sahaja sampel kecil positron, tetapi juga sampel positron yang lebih besar. Di samping itu, kami tidak menggunakan sebarang medan elektrik atau magnet luaran semasa eksperimen, yang bukan sahaja memudahkan persediaan percubaan tetapi juga memanjangkan hayat positron."
Kerjasama AEgIS telah berkongsi hasil penyelidikannya mengenai penyejukan laser positron dengan pasukan bebas menggunakan teknik berbeza, dan pada hari yang sama menyiarkan keputusan penting ini pada pelayan pracetak arXiv untuk rujukan dan maklumat penyelidik di seluruh dunia.
