Gamma-ray laser flytter et skridt tættere på virkeligheden

En fysiker ved University of California, Riverside, har udført beregninger, der viser, at hule sfæriske bobler fyldt med en gas af positroniumatomer er stabile i flydende helium.

Beregningerne tager forskerne et skridt tættere på at realisere en gammastrålelaser, som kan have anvendelse i medicinsk billedbehandling, fremdrift af rumfartøjer, og kræftbehandling.

Ekstremt kortvarig og kun kortvarig stabil, positronium er et brintlignende atom og en blanding af stof og antistof – specifikt, bundne tilstande af elektroner og deres antipartikler kaldet positroner. For at skabe en gammastrålelaserstråle, positronium skal være i en tilstand kaldet et Bose-Einstein-kondensat - en samling af positronium-atomer i samme kvantetilstand, giver mulighed for flere interaktioner og gammastråling. Sådan et kondensat er nøgleingrediensen i en gammastrålelaser.

"Mine beregninger viser, at en boble i flydende helium indeholdende en million atomer af positronium ville have en taltæthed seks gange så stor som almindelig luft og ville eksistere som et stof-antistof Bose-Einstein-kondensat, " sagde Allen Mills, en professor ved Institut for Fysik og Astronomi og eneforfatter til undersøgelsen, der i dag optræder i Fysisk gennemgang A .

Helium, det næstmest rigelige element i universet, findes kun i flydende form ved ekstremt lave temperaturer. Mills forklarede, at helium har en negativ affinitet til positronium; bobler dannes i flydende helium, fordi helium frastøder positronium. Positroniums lange levetid i flydende helium blev første gang rapporteret i 1957.

Når en elektron møder en positron, deres gensidige udslettelse kunne være ét resultat, ledsaget af produktionen af ​​en kraftig og energisk type elektromagnetisk stråling kaldet gammastråling. Et andet resultat er dannelsen af ​​positronium.

Møller, der leder Positron Laboratory ved UC Riverside, sagde, at laboratoriet konfigurerer en antistof-stråle i en søgen efter at producere de eksotiske bobler i flydende helium, som Mills' beregninger forudsiger. Sådanne bobler kunne tjene som en kilde til positronium Bose-Einstein-kondensater.

"Nærmere sigt resultater af vores eksperimenter kunne være observation af positronium tunneling gennem et grafen ark, som er uigennemtrængelig for alle almindelige stofatomer, inklusive helium, såvel som dannelsen af ​​en positronium atom laserstråle med mulige kvanteberegningsapplikationer, " sagde Mills.