Ατομα αντιύλης σε «μαζική» παραγωγή

Ερευνητές δημιουργούν ποζιτρόνιουμ ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες

Καλλιτεχνική απεικόνιση της αλληλεξόντωσης μεταξύ ύλης και αντιύλης Πηγή M.Weiss, NASA

Ουάσινγκτον 

Πόσο ζυγίζει η αντιύλη ή, πιο συγκεκριμένα, υπόκειται στη βαρύτητα ή στην αντιβαρύτητα; Το ερώτημα αυτό, όπως και τόσα άλλα γύρω από το «αντίθετο» της ύλης όπως τη γνωρίζουμε, δεν έχει βρει ακόμη την απάντησή του.

Τώρα μια ομάδα ερευνητών κατόρθωσε να αναπτύξει ένα «εργαλείο» το οποίο αναμένεται ότι θα βοηθήσει σημαντικά στην κατανόηση αυτής της «φευγαλέας» μορφής ύλης.

Ποζιτρόνιουμ σε «μαζική» παραγωγή

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Ριβερσάιντ ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο για τη δημιουργία ποζιτρόνιουμ (Positronium – Ps) σε μεγάλους αριθμούς και σε πολύ πιο εύκολες συνθήκες.

Τα άτομα αυτά – γνωστά και ως άτομα ποζιτρονίου – αποτελούνται από ένα ηλεκτρόνιο και ένα «αντίθετό» του ποζιτρόνιο χωρίς να διαθέτουν πυρήνα. Η μελέτη της συμπεριφοράς τους μπορεί να προσφέρει σημαντικές πληροφορίες για την αντιύλη.

Η «κατασκευή» τους όμως είναι δύσκολη, καθώς απαιτεί συνήθως ειδικές συνθήκες σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Επίσης είναι εξαιρετικά ασταθή, με αποτέλεσμα η διάρκεια ζωής τους να είναι υπερβολικά σύντομη - στις προσπάθειες που έχουν γίνει μέχρι σήμερα δεν έχει ξεπεράσει τα μερικά δευτερόλεπτα.

Τα ποζιτρόνιουμ ή άτομα ποζιτρονίων αποτελούνται από ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο (το αντίθετό του σωμάτιο αντιύλης) και δεν έχουν πυρήνα

Με βάση το πυρίτιο

Όπως περιγράφουν στη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Physical Review Letters», οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ως βάση το πυρίτιο – ένα υλικό με ευρεία εφαρμογή, το οποίο έχει επί πλέον τα πλεονεκτήματα της αντοχής και του χαμηλού κόστους.

Οι ειδικοί ατινοβόλησαν δείγματα πυριτίου με λέιζερ και στη συνέχεια εμφύτευσαν ποζιτρόνια στην επιφάνειά τους. Διαπίστωσαν ότι το φως των ακτίνων λέιζερ που είχε προηγηθεί απελευθέρωνε από το πυρίτιο ηλεκτρόνια τα οποία συνδέονταν με τα ποζιτρόνια για να σχηματίσουν άτομα ποζιτρονίων.

«Με τη μέθοδο αυτή ένας σημαντικός αριθμός ποζιτρονίων μπορεί να παραχθεί σε μια πολύ ευρεία κλίμακα θερμοκρασιών και με πολύ ελεγχόμενο τρόπο» εξήγησε ο Ντέιβιντ Κάσιντι, εκ των μελών της ερευνητικής ομάδας προσθέτοντας ότι, αντίθετα με τις υπάρχουσες τεχνικές, η νέα μέθοδος λειτουργεί ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι να κατορθώσουν να ψυχράνουν τα ποζιτρόνιουμ ώστε να τα καταστήσουν κατάλληλα για πειραματικές χρήσεις. Απώτερη φιλοδοξία η διεξαγωγή ακριβών μετρήσεων που θα βελτιώσουν την κατανόηση των ιδιοτήτων της αντιύλης και ενδεχομένως θα «δείξουν» πώς τα αντισωματίδιά της μπορούν να διατηρηθούν περισσότερο.