En un estudi recent, el sistema AEgIS del Centre Europeu d'Investigació Nuclear (CERN) va tenir èxitions de positroni refrigerats per làser, fent un pas important cap a un sistema matèria-antimatèria que emet raigs gamma semblants a làser.
Els resultats d'aquest experiment no només proporcionen un fort suport per a les proves d'alta precisió de si l'antimatèria i la matèria cauen a la Terra de la mateixa manera, sinó que també obren el camí per a una nova gamma d'investigacions sobre antimatèria, inclosa la possibilitat de produir raigs gamma. làsers.
El sistema Aegis (AEgIS) és un dels diversos experiments que produeixen i estudien àtoms antihidrogen a la fàbrica d'antimatèria del CERN, l'objectiu del qual és provar amb alta precisió si l'antimatèria i la matèria cauen a la Terra de la mateixa manera.
En un article publicat recentment a Physical Review Letters, la col·laboració d'AEgIS informa d'una gesta experimental que no només ajuda a assolir aquest objectiu, sinó que també obre el camí per a una nova gamma d'investigacions sobre antimatèria, inclosa la perspectiva de produir làsers de raigs gamma. , que permetria als investigadors veure el nucli d'un àtom a l'interior i tenir aplicacions més enllà de la física.
L'objectiu d'AEgIS, un dels diversos experiments a la fàbrica d'antimatèria del CERN, és estudiar la naturalesa dels àtoms antihidrogen. Per crear antihidrogen (un positró que gira al voltant d'un antiprotó), AEgIS dirigeix un feix de positrons (un electró que gira al voltant d'un positró) cap a un núvol d'antiprotons creat i alentit per la fàbrica d'antimateria. Quan un antiprotó i un positró es troben al núvol d'antiprotó, el positró cedeix el seu positró a l'antiprotó, donant lloc a la formació d'antihidrogen.
Aquest procés permet a AEgIS estudiar positrons, un sistema d'antimatèria que té interès perquè només conté dues partícules puntuals: l'electró i la seva antimatèria.
No obstant això, el positró té una vida útil extremadament curta de 142 mil milions de segones i posteriorment s'aniquila en raigs gamma. Per estudiar aquesta partícula de curta durada, l'equip AEgIS va aplicar amb èxit tècniques de refrigeració làser a una mostra de positrons.
Aquesta és una gesta realitzada per l'equip d'AEgIS. Aplicant refrigeració làser a una mostra de positrons, van aconseguir reduir la temperatura de la mostra de 380 graus centígrads a 170 graus centígrads, una reducció de més de la meitat. Aquesta gesta proporciona una base sòlida per a experiments posteriors, i l'equip pretén reduir encara més la temperatura per sota dels 10 Kelvin.
L'èxit dels positrons refrigerats per làser obre noves possibilitats per a la investigació de l'antimatèria. En primer lloc, ha fet possible mesuraments d'alta precisió dels sistemes matèria-antimatèria, ajudant a revelar una nova física. En segon lloc, la tècnica també ha permès als investigadors produir condensats de positrons de Bose-Einstein, que són condensats en què tots els components ocupen el mateix estat quàntic. Es creu que aquests condensats són candidats per generar llum de raigs gamma coherent, que s'espera que proporcioni als investigadors un cop d'ull dins dels nuclis atòmics.
"Si el condensat d'antimatèria de Bose-Einstein és capaç de produir llum de raigs gamma coherent, serà una eina immensament poderosa en el camp de la investigació bàsica i aplicada, que permetrà als investigadors conèixer els misteris dels nuclis atòmics". va dir Ruggero Caravita.
Recordem que la tecnologia de refrigeració làser es va aplicar per primera vegada als àtoms d'antimatèria fa tres anys. El principi bàsic rau en la desacceleració gradual dels àtoms mitjançant un procés cíclic d'absorció i emissió de fotons, que es realitza principalment per làsers de banda estreta que emeten llum en un rang de freqüències reduït. Tanmateix, l'equip d'AEgIS va utilitzar una tecnologia làser de banda ampla única en la seva investigació.
Ruggero Caravita explica a més: "L'avantatge de la tècnica làser de banda ampla és que pot refredar eficaçment no només una petita mostra de positrons, sinó també una mostra molt més gran de positrons. A més, no hem utilitzat cap camp elèctric o magnètic extern durant l'experiment, que no només simplifica la configuració experimental, sinó que també allarga la vida útil dels positrons".
La Col·laboració AEgIS ha compartit els seus resultats de recerca sobre el refredament per làser de positrons amb equips independents utilitzant diferents tècniques, i el mateix dia va publicar aquest important resultat al servidor de preimpressió arXiv per a la referència i la informació dels investigadors de tot el món.
