Frosne planettilstande i eksotiske heliumatomer

Eksotiske subatomære partikler, der ligner 'normale' partikler bortset fra én, modsat, egenskab - såsom positron, som er som en elektron, men positivt i stedet for negativt ladet - er samlet kendt som antistof. Direkte undersøgelser af kollisioner mellem stofpartikler og antistofpartikler ved hjælp af gigantiske faciliteter som dem på CERN kan fremme vores forståelse af stoffets natur. En ny undersøgelse foretaget af Tasko Grozdanov fra Universitetet i Beograd i Serbien og Evgeni Solov'ev fra Institute of Nuclear Research nær Moskva i Rusland har kortlagt energiniveauerne i en eksotisk form for helium, der er produceret på denne måde. Dette arbejde, som er udgivet i EPJ D , er blevet beskrevet af en kommentator som "... en ny juvel i skatten af ​​videnskabelige resultater inden for atomfysikteori".

Et atom af almindeligt helium består af en kerne med to protoner og to neutroner omgivet af to elektroner. Eksperimenter på CERN har involveret kollidering af langsomme antiprotoner med disse heliumatomer for at danne en eksotisk form for helium kaldet antiprotonisk helium, hvor en af ​​elektronerne er erstattet med en antiproton (en partikel som en proton, men med den negative ladning af en elektron). Dermed, et atom af antiprotonisk helium er uladet, som almindelig helium, men inkluderer en negativt ladet partikel, der er over 1800 gange tungere end en elektron.

Antiprotoniske heliumatomer kan kun overleve i konfigurationer, hvor antiprotonen ikke kan 'falde' ind i kernen og tilintetgøre. Indtil nu, den eneste bredt studerede konfiguration involverer antiproton, der laver cirkulære baner omkring kernen, skærmet af den resterende elektron. Grozdanov og Solov'ev beskriver en anden konfiguration, kaldet en 'frossen planet'-tilstand, hvor elektronen hurtigt cirkulerer rundt om kernen, genererer en potentiel brønd, der fanger antiprotonen. Det tidsrum, hvor antiprotonen kan forblive fanget i denne brønd, afhænger af dens energi og afstanden fra kernen. Forskerne planlægger at udvide deres undersøgelser til at omfatte lignende konfigurationer, der roterer, som de foreslår kan være mere modtagelige for eksperimentel forskning.