Num estudo recente, o sistema AEgIS do Centro Europeu de Investigação Nuclear (CERN)íons de positrônio resfriados a laser, dando um passo importante em direção a um sistema matéria-antimatéria que emite raios gama semelhantes a laser.
Os resultados desta experiência não só fornecem um forte apoio para testes de alta precisão para determinar se a antimatéria e a matéria caem na Terra da mesma forma, mas também abrem caminho para toda uma nova gama de investigação sobre antimatéria, incluindo a possibilidade de produzir raios gama. lasers.
O Sistema Aegis (AEgIS) é um dos vários experimentos que produzem e estudam átomos de anti-hidrogênio na Fábrica de Antimatéria do CERN, cujo objetivo é testar com alta precisão se a antimatéria e a matéria caem na Terra da mesma maneira.
Num artigo publicado recentemente na Physical Review Letters, a colaboração AEgIS relata um feito experimental que não só ajuda a atingir este objectivo, mas também abre caminho para toda uma nova gama de investigação em antimatéria, incluindo a perspectiva de produção de lasers de raios gama. , o que permitiria aos pesquisadores ver o núcleo de um átomo e ter aplicações além da física.
O objetivo do AEgIS, um dos vários experimentos na Fábrica de Antimatéria do CERN, é estudar a natureza dos átomos de anti-hidrogênio. Para criar o anti-hidrogênio (um pósitron girando em torno de um antipróton), o AEgIS direciona um feixe de pósitrons (um elétron girando em torno de um pósitron) em uma nuvem de antiprótons criada e desacelerada pela Fábrica de Antimatéria. Quando um antipróton e um pósitron se encontram na nuvem de antipróton, o pósitron cede seu pósitron ao antipróton, resultando na formação de anti-hidrogênio.
Este processo permite que o AEgIS estude o pósitron, um sistema de antimatéria que é interessante porque contém apenas duas partículas pontuais - o elétron e sua antimatéria.
No entanto, o pósitron tem uma vida útil extremamente curta de 142 bilionésimos de segundo e subsequentemente se aniquila em raios gama. Para estudar esta partícula de vida curta, a equipe AEgIS aplicou com sucesso técnicas de resfriamento a laser a uma amostra de pósitrons.
Este é um feito realizado pela equipe AEgIS. Ao aplicar resfriamento a laser a uma amostra de pósitrons, eles conseguiram reduzir a temperatura da amostra de 380 graus Celsius para 170 graus Celsius, uma redução de mais da metade. Este feito fornece uma base sólida para experimentos subsequentes, e a equipe pretende reduzir ainda mais a temperatura para menos de 10 Kelvin.
O sucesso dos pósitrons resfriados a laser abre novas possibilidades para a pesquisa de antimatéria. Primeiro, tornou possíveis medições de alta precisão de sistemas matéria-antimatéria, ajudando a revelar uma nova física. Em segundo lugar, a técnica também permitiu aos investigadores produzir condensados de pósitrons de Bose-Einstein, que são condensados nos quais todos os componentes ocupam o mesmo estado quântico. Acredita-se que tais condensados sejam candidatos à geração de luz coerente de raios gama, o que deverá fornecer aos pesquisadores uma visão do interior dos núcleos atômicos.
"Se o condensado de antimatéria de Bose-Einstein for capaz de produzir luz coerente de raios gama, será uma ferramenta imensamente poderosa no campo da pesquisa básica e aplicada, permitindo aos pesquisadores obter informações sobre os mistérios dos núcleos atômicos." Ruggero Caravita disse.
Lembre-se de que a tecnologia de resfriamento a laser foi aplicada pela primeira vez a átomos de antimatéria há três anos. O princípio central reside na desaceleração gradual dos átomos através de um processo cíclico de absorção e emissão de fótons, que é realizado principalmente por lasers de banda estreita que emitem luz em uma pequena faixa de frequência. No entanto, a equipe da AEgIS usou uma tecnologia única de laser de banda larga em suas pesquisas.
Ruggero Caravita explica ainda: "A vantagem da técnica de laser de banda larga é que ela pode resfriar efetivamente não apenas uma pequena amostra de pósitrons, mas também uma amostra muito maior de pósitrons. Além disso, não usamos nenhum campo elétrico ou magnético externo durante o experimento, que não apenas simplifica a configuração experimental, mas também estende a vida útil dos pósitrons."
A Colaboração AEgIS compartilhou seus resultados de pesquisa sobre resfriamento de laser de pósitrons com equipes independentes usando diferentes técnicas, e no mesmo dia postou este importante resultado no servidor de pré-impressão arXiv para referência e informação de pesquisadores em todo o mundo.
