Buckyballs frigiver elektron-positronpar i fremadrettede retninger

Når elektroner kolliderer med positroner, deres modstykker, ustabile par kan dannes, hvor begge partikeltyper kredser om hinanden. Navngivet 'positronium, 'fysikere har nu frembragt denne spændende struktur ved hjælp af en bred vifte af positronmål - fra atomgasser til metalfilm. Imidlertid, de har endnu ikke opnået det samme resultat fra dampe af nanopartikler, hvis unikke egenskaber påvirkes af 'gasser' af frie elektroner, de indeholder i veldefinerede, nanoskopiske områder.

I ny forskning offentliggjort i EPJ D. , Paul-Antoine Hervieux ved universitetet i Strasbourg, Frankrig og Himadri Chakraborty ved Northwest Missouri State University, USA, afsløre karakteristika ved positroniumdannelse inden for fodboldformede nanopartikler, C60, for første gang. Ved specifikke positron -påvirkningsenergier, de viser, at positroniumemission dominerer i samme retning som de indkommende antipartikler.

Almindeligt kendt som buckminsterfullerene, eller 'buckyballs, 'C60 er stabil, let syntetiseret og bæredygtig ved stuetemperatur. Takket være disse nyttige egenskaber, Hervieux og Chakrabortys fund kan have vigtige konsekvenser for felter, herunder astrofysik, materialefysik, og farmaceutisk forskning. I særdeleshed, de kunne tilbyde forbedringer i test af, hvordan antimaterie reagerer på tyngdekraften, som kan involvere strukturer, herunder dipositronium og antihydrogenatomer; som hver især har positronium i de første trin af deres fremstillingsprocesser.

Når positroner af visse energier nærmer sig buckyballs i vinkler på op til 10 grader, fysikerne viste, at en række smalle, fremadrettede positroniumsignaler skyldes partiklernes 'diffraktionsresonans'. Effekten kan sammenlignes med, hvordan lyset diffrakteres af mikroskopiske sfæriske forhindringer; viser variation med større fullerenmolekyler som C240, og når partikler ophidses til højere energiniveauer. Hervieux og Chakraborty modellerede disse egenskaber gennem teoretiske beregninger af, hvordan diffraktionsresonans påvirkede de vinkler, over hvilke positronium udsendes, som en funktion af positron -påvirkningsenergi. Deres resultater giver vigtig indsigt for de mange forskere, der bruger disse kortlivede strukturer. I fremtidige undersøgelser, duoen håber nu at udforske deres potentiale til brug i rigtige eksperimenter yderligere.