Física através do espelho: Positrônio in vitro

Traços de várias partículas e antipartículas em uma câmara de bolhas

Os resultados do experimento podem ser usados ​​para criar reatores termonucleares e até "lasers de raios gama de próxima geração" - pelo menos, como dizem David Cassady e Allen Mills.

A instalação na qual os cientistas obtiveram moléculas de positrônio - um recipiente de vácuo e um ímã que cria um forte campo magnético por várias centenas de milissegundos, que concentra o fluxo de pósitron

De acordo com as idéias da física moderna, quase todas as partículas elementares têm sua própria antipartícula, que possui massa e rotação semelhantes, mas difere no sinal de alguma característica física fundamental (por exemplo, uma carga oposta). Por exemplo, um próton com uma carga positiva corresponde a um anti-próton carregado negativamente, enquanto um pósitron carregado atua positivamente como um par de elétron carregado negativamente.

Ao colidirem umas com as outras, a partícula e a antipartícula aniquilam, liberando muitos raios gama de alta energia. No entanto, sob um determinado conjunto de circunstâncias, um elétron e um pósitron podem formar um sistema muito incomum que se assemelha a um átomo de hidrogênio - com a diferença de que o papel de um próton formando um núcleo carregado positivamente será desempenhado por um pósitron. Daqui vem o nome desse elemento exótico de curta duração, consistindo simultaneamente de matéria comum e antimatéria - positrônio (Ps).

A hipótese da possível existência de positrônio foi apresentada já em 1946 e, cinco anos depois, um elemento exótico foi descoberto. Algum tempo depois, o físico teórico americano John Wheeler mostrou que o positrônio pode formar moléculas diatômicas e até triatômicas - Ps2 e Ps3. No entanto, até recentemente, os cientistas não foram capazes de confirmar esta afirmação experimentalmente, tendo recebido as moléculas correspondentes em laboratório.

Sob condições normais, os átomos de positrônio não podem formar pares estáveis ​​devido ao excesso de energia que os leva a se separar. No entanto, os físicos David Cassidy e Allen Mills conseguiram contornar essa limitação.

O processo de criação de moléculas de positrônio que eles desenvolveram é o seguinte: primeiro, cerca de 20 milhões de pósitrons são acumulados em uma armadilha especial. Um pulso de nanossegundo é formado a partir deles, que é direcionado a uma pastilha de silicone porosa. Os pósitrons capturados pelos poros interagem com os elétrons livres ao seu redor, como resultado dos quais átomos de positrônio são formados às vezes. Antes de aniquilar esses átomos, por sua vez, eles conseguem formar cerca de cem mil moléculas de Ps2.

Como os cientistas explicam, a chave do sucesso se tornou a parede de silício dos poros: eles absorvem o excesso de energia dos átomos de positrônio, permitindo que eles se unam, embora por um período muito curto. O fato de as moléculas de positrônio serem o produto final do processo desenvolvido, os pesquisadores aprenderam através da análise do espectro de raios gama gerados como resultado da aniquilação final

Segundo muitos especialistas, a produção de moléculas de positrônio é de grande importância para a ciência fundamental. Em particular, deve ajudar os físicos a explicar a razão da assimetria global do nosso universo. De fato, embora qualquer partícula comum tenha exatamente o dobro no mundo das antipartículas, a matéria comum prevalece claramente no espaço visível. A questão é, por quê?

Em geral, os cientistas têm grandes planos para a antimatéria - em particular, ele pode ser usado como combustível em naves interplanetárias. Leia sobre este projeto: Antimatéria em uma equipe.

De acordo com o News in Science

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