Antimaterialeundersøgelse for at drage fordel af opskrift på ti gange rumlig komprimering af plasma

Et internationalt team af fysikere, der studerer antimateriale, har nu frembragt en forbedret måde til rumligt at komprimere en tilstand, der kaldes ikke-neutralt plasma, som består af en type antimateriale partikler, kaldet antiprotoner, fanget sammen med stofpartikler, ligesom elektroner. Den nye komprimeringsløsning, som er baseret på at rotere plasmaet i et fanget hulrum ved hjælp af centrifugalkræfter som en salatspinder, er mere effektiv end alle tidligere tilgange.

I denne undersøgelse offentliggjort i EPJ D. , teamet viser, at-under særlige forhold-en ti-foldet komprimering af størrelsen af ​​antiprotonskyen, ned til en radius på kun 0,17 millimeter, er muligt. Disse fund kan anvendes inden for lavenergi-antimaterieforskning, ladede partikelfælder og plasmafysik. Yderligere, dette arbejde er en del af et større forskningsprojekt, kaldet AEgIS, som er beregnet til at opnå den første direkte måling af tyngdekraften på et antimateriesystem. Projektets endelige mål, som forfølges på CERN, partikelfysiklaboratoriet i Genève, Switzeeuropeaand, er at måle accelerationen af ​​antimateriale - nemlig antihydrogen - på grund af Jordens tyngdekraft med en præcision på 1%.

I dette studie, forfatterne bruger en plasma manipulationsmetode kaldet den roterende væg, som de har optimeret. De anvender specielt skræddersyede elektriske felter, ændring i tid og rum inde i fældens volumen, at foranledige ændring af rotationsfrekvensen. På grund af den resulterende centrifugalkraft, plasmaet roterer hurtigere og komprimeres.

Specifikt, andelen af ​​fangede antiprotoner under komprimering er i første omgang mindre end 0,1% af elektronerne. Under proceduren reduceres antallet af elektroner for at maksimere komprimering. For at gøre det, antiprotoner og elektroner, der er fanget i samme volumen, roterer omkring fældeaksen. Interessant nok, for et givet antal partikler, jo hurtigere rotation, jo højere deres rumlige tæthed bliver, når plasmaradius fortsætter med at skrumpe.