Антиматерия: Учените замразяват позитрониеви атоми с лазери

Това е изключително рядко и обикновено съществува само за 142 милиардни от секундата.

Позитроният може да генерира огромни количества енергия. Може да хвърли светлина върху „антиматерията“, която е съществувала в началото на Вселената, и изучаването й може да революционизира физиката, лечението на рака и може би дори космическите пътувания.

Но досега неуловимата субстанция беше почти невъзможна за анализ, тъй като нейните атоми се движат толкова много.

Сега учените имат заобиколно решение - замразяват я с лазери.

"Физиците са влюбени в позитрония", каза д-р Руджеро Каравита, който ръководи изследването в Европейската организация за ядрени изследвания (Cern), близо до Женева. „Това е перфектният атом за извършване на експерименти с антиматерия.“

„Сега цялата област на изследване е деблокирана.“

И така, какво точно е позитроний?

Това е така нареченият екзотичен атом, състоящ се както от материя, така и от антиматерия - толкова много необичайни неща наистина.

Материята е това, от което е направен светът около нас, включително звездите, планетите и нас.

Антиматерията е нейната противоположност. Създаден е в равни количества при раждането на Вселената, но сега съществува само мимолетно в природата, като много малко от него се среща естествено в космоса.

Откриваме защо има сега повече материя във Вселената, отколкото антиматерия - и следователно защо съществуваме - ще ни отведе дълъг път към нова, по-пълна теория за това как Вселената е еволюирала, а позитроният може да бъде ключът, според Лиза Глоглер, доктор студент, работещ по проекта.

''Позитрониумът е толкова проста система. Състои се 50% от материя и 50% от антиматерия", каза Лиза Глоглер, докторант. „Надяваме се, че ако има някаква разлика между двете, можем да я видим по-лесно, отколкото в по-сложни системи."

Един от първите експерименти, за които може да се използва замразен позитроний, е да се види дали антиматерийната му част следва теорията на общата теория на относителността на Айнщайн по същия начин като материята.

Диаграмата по-долу показва защо позитроният е толкова уникален.

Материята, която формира света около нас , се състои от атоми, най-простият от които е водородът, който е най-разпространеният елемент във Вселената. Състои се от положително зареден протон и отрицателно зареден електрон.

Позитроният, от друга страна, се състои от електрон и неговия еквивалент на антиматерия, позитрон.

За първи път е открит от учени в САЩ през 1951 г. Но беше трудно за изучаване, защото атомите се движат много, тъй като това е най-лекият известен атом.

Но охлаждането му забавя атомите , което улеснява изследването на учените.

Досега най-ниските температури за позитроний във вакуум са били около 100C. Сега екипът на Cern намали това до повече от -100C, използвайки техника, наречена лазерно охлаждане. Това е труден и сложен процес, при който лазерната светлина се насочва към атомите, за да ги спре да се клатят толкова много. Изследването е публикувано в научното списание Physical Review Letters.

За да стане използваем за изследвания, позитроният трябва да бъде замразен още повече, до около -260C, но лазерният подход е дал на изследователите път напред, според проф. Майкъл Чарлтън, експерт по позитроний в университета в Суонзи, който не е участвал в настоящия пробив.

"Това е много обнадеждаваща първа стъпка, каза той пред BBC News. "Това отваря вратата, за да можете да видите светлината от другата страна, привличайки ви към нова ера на физиката на позитрония."

И групата Cern не е сама в търсенето на замразен позитроний. Група от съоръжението за бавен позитрон на KEK в Токио са на път да публикуват подобни резултати.

Оказва се, че това е научна надпревара, включваща и други групи по света, защото това езотерично вещество потенциално има огромни практически ползи. Когато електрон и позитрон се комбинират, те освобождават огромно количество енергия. Това може да се използва за създаване на мощни, така наречените гама-лазери.

Междузвездно пътуване

Някои приложения са медицински изображения, лечение на рак, някои дори говорят за това като средство за задвижване на космически кораби със скорост, близка до скоростта на светлината, което прави междузвездното пътуване възможно в далечното бъдеще.

Работата е извършена във фабриката за антиматерия на Cern, която наскоро създаде и съхранява най-голямото количество водородни атоми на антиматерия в познатата Вселена.

Миналата година отделен екип от изследователи тества дали антиводородът реагира по различен начин на гравитацията, като видя дали пада нагоре или надолу при падане. Те откриха, че падат надолу, но все още не знаят дали падат със същата скорост, както нормалният водород. Twitter