Nowe badanie: precyzyjna technologia laserowa do chłodzenia ekstremalnego pozytonium umożliwia lepsze badanie antymaterii.
WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego poczynili postępy w badaniach nad antymaterią, chłodząc i spowalniając atomy pozytonium za pomocą precyzyjnych laserów. Pozytonium to szczególny atom złożony z elektronu i pozytonu. Chociaż istnieje przez bardzo krótki czas, naukowcom udało się go schłodzić i zbadać, co może pomóc lepiej zrozumieć naturę antymaterii.
Kluczowe punkty badania obejmują:
- Pozytronium składa się z jednego elektronu i jednego pozytonu.
- Jest ono elektrycznie obojętne i krótkotrwałe.
- Schłodzenie osiągnięto za pomocą precyzyjnie dostrojonych wiązek laserowych.
- Temperatura została zredukowana do około 1 stopnia powyżej zera absolutnego.
- Badania mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia właściwości antymaterii oraz jej interakcji z grawitacją.
Badania te mają ogromne znaczenie. Pozytonium ma prostą strukturę, co pozwala naukowcom na wykonywanie bardzo precyzyjnych obliczeń. Tradycyjne systemy, takie jak wodór, który zawiera proton zbudowany z trzech kwarków, komplikują matematykę. Pozytonium jest prostszym układem dwuciałowym, co ułatwia potwierdzanie tych obliczeń w praktyce eksperymentalnej.
Antymateria to temat, który fascynuje naukowców, ponieważ stawia istotne pytania dotyczące wszechświata. Badacze są zdezorientowani faktem, że jest tak mało antymaterii w porównaniu do materii. Uważają, że na początku wszechświata powstały równe ilości materii i antymaterii, ale teraz widzimy głównie materię. Badanie schłodzonego pozytonium może pomóc nam zrozumieć, dlaczego tak się dzieje.
Sukces w schładzaniu pozytonium do bardzo niskich temperatur pozwala naukowcom badać, jak grawitacja wpływa na antymaterię. Analizując zachowanie schłodzonego pozytonium, mogą ustalić, czy antymateria jest poddawana działaniu grawitacji w taki sam sposób jak materia zwykła. Jeśli zostaną odkryte różnice, mogłoby to wyjaśnić, dlaczego we wszechświecie jest dziś tak mało antymaterii.
Badanie to ma potencjał, aby zmienić sposób, w jaki wykonujemy precyzyjne pomiary na nietypowych typach atomów. Stworzone tutaj narzędzia mogą być używane do badania innych rzadkich form materii, oferując fizykom i kosmologom nowe metody eksploracji tych obszarów.
Ta przełomowa praca jest technicznym sukcesem i stawia nowe pytania na przyszłość w dziedzinie badań naukowych. Podkreśla związek między zaawansowaną technologią laserową a podstawową fizyką, pokazując, jak nowe metody mogą rozwiązywać stare problemy naukowe.
Badanie jest publikowane tutaj:
http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07912-0i jego oficjalne cytowanie - w tym autorzy i czasopismo - to
K. Shu, Y. Tajima, R. Uozumi, N. Miyamoto, S. Shiraishi, T. Kobayashi, A. Ishida, K. Yamada, R. W. Gladen, T. Namba, S. Asai, K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, K. Ito, K. Michishio, B. E. O’Rourke, N. Oshima, K. Yoshioka. Cooling positronium to ultralow velocities with a chirped laser pulse train. Nature, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-07912-0Udostępnij ten artykuł