Kolliderende molekyler og antipartikler

Antipartikler - subatomære partikler, der har nøjagtig modsatte egenskaber til dem, der udgør dagligdags stof - kan virke som et begreb ud af science fiction, men de er rigtige, og studiet af stof-antistof-interaktioner har vigtige medicinske og teknologiske anvendelser. Marcos Barp og Felipe Arretche fra Universidade Federal de Santa Catarina, Brasilien har modelleret interaktionen mellem simple molekyler og antipartikler kendt som positroner og fandt ud af, at denne model stemte godt overens med eksperimentelle observationer. Denne undersøgelse er blevet offentliggjort i European Physical Journal D.

Positroner, antimatterækvivalenten af ​​elektroner, er de enkleste og mest udbredte antipartikler, og de har været kendt og studeret siden 1930'erne. Partikelacceleratorer genererer enorme mængder højenergipositroner, og de fleste laboratorieforsøg kræver, at denne energi reduceres til en bestemt værdi. Typisk, dette opnås ved at føre positronerne gennem en gas i et apparat kaldet en buffer-gas-positronfælde, så de mister energi ved at kollidere med gassens molekyler. Imidlertid, vi forstår endnu ikke fuldt ud mekanismerne for energitab på atomniveau, så det er svært at forudsige det resulterende energitab præcist.

Noget af denne energi går tabt som rotationsenergi, når positronerne kolliderer med gasmolekyler og får dem til at spinde. Barp og Arretche udviklede en model til at forudsige denne form for energitab, når positroner kolliderer med molekyler, der ofte bruges i buffergas-positronfælder:det tetraedriske carbontetrafluorid (CF) ₄ ) og methan (CH ₄ ), og det oktaedriske svovlhexafluorid (SF ₆ ). De fandt ud af, at denne model sammenlignede meget godt med eksperimentelle resultater.

Denne model kan anvendes på kollisioner mellem positroner og alle tetraedriske eller oktaedriske molekyler. Barp og Arretche håber, at denne forbedrede forståelse af, hvordan positroner interagerer med molekyler, vil blive brugt til at forbedre teknikker til positron emission tomografi (PET) scanning i medicin, for eksempel.