Νέα

Ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Riverside, έχει πραγματοποιήσει υπολογισμούς που δείχνουν ότι κοίλες σφαιρικές φυσαλίδες γεμάτες με αέριο ατόμων ποζιτρόνιουμ είναι σταθερές σε υγρό ήλιο.

Οι υπολογισμοί φέρνουν τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματοποίηση ενός λέιζερ ακτίνων-γ, το οποίο μπορεί να έχει εφαρμογές στην ιατρική απεικόνιση, την πρόωση διαστημικών οχημάτων και τη θεραπεία του καρκίνου.

Εξαιρετικά βραχύβιο και μόνο εν συντομία σταθερό, το ποζιτρόνιουμ (positronium) είναι ένα άτομο που μοιάζει με υδρογόνο και ένα μείγμα ύλης και αντιύλης, δεσμευμένων καταστάσεων ηλεκτρονίων και των αντι-σωματιδίων τους που ονομάζονται ποζιτρόνια. Για να δημιουργηθεί μια ακτίνα λέιζερ ακτίνων γάμμα, το ποζιτρόνιουμ πρέπει να βρίσκεται σε κατάσταση που ονομάζεται συμπύκνωμα Bose-Einstein - μια συλλογή ατόμων ποζιτρόνιουμ στην ίδια κβαντική κατάσταση, επιτρέποντας περισσότερες αλληλεπιδράσεις και ακτινοβολία γάμμα. Ένα τέτοιο συμπύκνωμα είναι το βασικό συστατικό ενός λέιζερ ακτίνων-γ.

«Οι υπολογισμοί μου δείχνουν ότι μια φυσαλίδα σε υγρό ήλιο που περιέχει ένα εκατομμύριο άτομα ποζιτρόνιουμ θα έχει αριθμό πυκνότητας έξι φορές απ 'ότι ο συνηθισμένος αέρας και θα υπήρχε ως συμπύκνωμα Bose-Einstein ύλης-αντιύλης», δήλωσε ο Allen Mills, καθηγητής στο Τμήμα της Φυσικής και της Αστρονομίας και μοναδικός συγγραφέας της μελέτης που εμφανίζεται σήμερα στο Physical Review Α.

Το ήλιο, το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο του σύμπαντος, υπάρχει σε υγρή μορφή μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Ο Mills εξήγησε ότι το ήλιο έχει αρνητική έλξη για το ποζιτρόνιουμ. Οι φυσαλίδες σχηματίζονται σε υγρό ήλιο επειδή το ήλιο το απωθεί. Ο μακρύς χρόνος ζωής του ποζιτρόνιουμ σε υγρό ήλιο αναφέρθηκε για πρώτη φορά το 1957.

Όταν ένα ηλεκτρόνιο συναντά ένα ποζιτρόνιο, ο αμοιβαίος αφανισμός τους θα μπορούσε να είναι ένα αποτέλεσμα, συνοδευόμενο από την παραγωγή ενός ισχυρού και ενεργητικού τύπου ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που ονομάζεται ακτινοβολία γάμμα. Ένα δεύτερο αποτέλεσμα είναι η δημιουργία ποζιτρόνιουμ.

Ο Mills, ο οποίος διευθύνει το Εργαστήριο Ποζιτρονίων στο UC Riverside, δήλωσε ότι το εργαστήριο διαμορφώνει μια δέσμη αντιύλης σε μια προσπάθεια να παράγει τις εξωτικές φυσαλίδες σε υγρό ήλιο που προβλέπουν οι υπολογισμοί του. Τέτοιες φυσαλίδες θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως πηγή συμπυκνωμάτων ποζιτρόνιουμ Bose-Einstein.

«Τα βραχυπρόθεσμα αποτελέσματα των πειραμάτων μας θα μπορούσαν να είναι η παρατήρηση σήραγγας ποζιτρόνιουμ μέσα από ένα φύλλο γραφενίου, το οποίο είναι αδιαπέραστο από όλα τα άτομα της συνηθισμένης ύλης, συμπεριλαμβανομένου του ηλίου, καθώς και το σχηματισμό ακτίνας λέιζερ ποζιτρόνιουμ με πιθανές εφαρμογές στους κβαντικούς υπολογιστές», είπε.