Mewn astudiaeth ddiweddar, mae system AEgIS o dan y Ganolfan Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear (CERN) yn llwyddiannusïonau positronium wedi'u hoeri â laser, gan gymryd cam pwysig tuag at system gwrthfater mater sy'n allyrru pelydrau gama tebyg i laser.
Mae canlyniadau'r arbrawf hwn nid yn unig yn darparu cefnogaeth gref ar gyfer profion manwl iawn i weld a yw gwrthfater a mater yn disgyn i'r Ddaear yn yr un modd, ond hefyd yn paratoi'r ffordd ar gyfer ystod hollol newydd o ymchwil gwrthfater, gan gynnwys y posibilrwydd o gynhyrchu pelydr-gama. laserau.
Mae'r System Aegis (AEgIS) yn un o nifer o arbrofion sy'n cynhyrchu ac yn astudio atomau gwrth-hydrogen yn Ffatri Gwrthfater CERN, a'i nod yw profi'n fanwl iawn a yw gwrthfater a mater ill dau yn disgyn i'r Ddaear yn yr un modd.
Mewn papur a gyhoeddwyd yn ddiweddar yn Physical Review Letters, mae cydweithrediad AegIS yn adrodd ar orchest arbrofol sydd nid yn unig yn helpu i gyflawni'r nod hwn, ond sydd hefyd yn paratoi'r ffordd ar gyfer ystod hollol newydd o ymchwil gwrthfater, gan gynnwys y posibilrwydd o gynhyrchu laserau pelydr-gama. , a fyddai'n caniatáu i ymchwilwyr weld i mewn i gnewyllyn atom y tu mewn a chael cymwysiadau y tu hwnt i ffiseg.
Nod AegIS, un o nifer o arbrofion yn Ffatri Gwrthfaterau CERN, yw astudio natur atomau gwrth-hydrogen. I greu gwrth-hydrogen (positron yn troelli o amgylch gwrthbroton), mae AEgIS yn cyfeirio pelydryn o positronau (electron yn troelli o amgylch positron) i mewn i gwmwl o wrthbrotonau sy'n cael eu creu a'u harafu gan y Antimatter Factory. Pan fydd gwrthproton a phositron yn cyfarfod yn y cwmwl gwrthbroton, mae'r positron yn ildio'i positron i'r gwrthbroton, gan arwain at ffurfio gwrth-hydrogen.
Mae'r broses hon yn caniatáu i AEgIS astudio positron, system gwrthfater sydd o ddiddordeb oherwydd ei bod yn cynnwys gronynnau dau bwynt yn unig - yr electron a'i wrthfater.
Fodd bynnag, mae gan y positron oes hynod fyr o 142 biliynfed o eiliad ac mae'n cael ei ddinistrio wedyn i belydrau gama. I astudio'r gronyn byrhoedlog hwn, llwyddodd tîm AegIS i gymhwyso technegau oeri laser i sampl o positronau.
Mae hon yn gamp a gyflawnwyd gan dîm AegIS. Trwy gymhwyso oeri laser i sampl positron, llwyddwyd i leihau tymheredd y sampl o 380 gradd Celsius i 170 gradd Celsius, gostyngiad o fwy na hanner. Mae'r gamp hon yn rhoi sylfaen gadarn ar gyfer arbrofion dilynol, a nod y tîm yw gostwng y tymheredd ymhellach i lai na 10 Kelvin.
Mae llwyddiant positronau wedi'u hoeri â laser yn agor posibiliadau newydd ar gyfer ymchwil gwrth-fater. Yn gyntaf, mae wedi gwneud mesuriadau manwl uchel posibl o systemau mater-gwrthfater, gan helpu i ddatgelu ffiseg newydd. Yn ail, mae'r dechneg hefyd wedi galluogi ymchwilwyr i gynhyrchu cyddwysiadau positron Bose-Einstein, sef cyddwysiadau lle mae'r holl gydrannau yn meddiannu'r un cyflwr cwantwm. Credir bod cyddwysiadau o'r fath yn ymgeiswyr ar gyfer cynhyrchu golau pelydr gama cydlynol, y disgwylir iddo roi cipolwg i ymchwilwyr y tu mewn i niwclysau atomig.
“Os yw cyddwysiad gwrthfater Bose-Einstein yn gallu cynhyrchu golau pelydr gama cydlynol, bydd yn arf hynod bwerus ym maes ymchwil sylfaenol a chymhwysol, gan ganiatáu i ymchwilwyr gael cipolwg ar ddirgelion niwclysau atomig.” Meddai Ruggero Caravita.
Dwyn i gof bod technoleg oeri laser wedi'i chymhwyso gyntaf i atomau gwrthfater dair blynedd yn ôl. Mae'r egwyddor graidd yn gorwedd wrth arafu atomau'n raddol trwy broses gylchol o amsugno ac allyrru ffotonau, sy'n cael ei wireddu'n bennaf gan laserau band cul sy'n allyrru golau mewn ystod amledd fach. Fodd bynnag, defnyddiodd tîm AegIS dechnoleg laser band eang unigryw yn eu hymchwil.
Mae Ruggero Caravita yn esbonio ymhellach, "Mantais y dechneg laser band eang yw y gall oeri'n effeithiol nid yn unig sampl fach o positronau, ond hefyd sampl llawer mwy o positronau. Yn ogystal, ni wnaethom ddefnyddio unrhyw feysydd trydan neu magnetig allanol yn ystod yr arbrawf, sydd nid yn unig yn symleiddio'r gosodiad arbrofol ond hefyd yn ymestyn oes y positronau."
Mae Cydweithrediad AEgIS wedi rhannu ei ganlyniadau ymchwil ar oeri laser positron gyda thimau annibynnol gan ddefnyddio gwahanol dechnegau, ac ar yr un diwrnod wedi postio'r canlyniad pwysig hwn ar weinydd rhagargraffu arXiv ar gyfer cyfeirio a gwybodaeth ymchwilwyr ledled y byd.
