مواد و ساخت پیشرفته

محققان موفق شدند با استفاده از تکنیکی که معمولاً در آزمایشات اتم سرد مورد استفاده قرار می‌گیرد، یک سیستم اتم مانند ساخته شده از الکترون و پوزیترون را خنک کنند.

هدف از همکاری ایجس در سرن در سوئیس، اندازه‌گیری اثر میدان گرانشی زمین بر پادماده، به‌ویژه اتم‌های پادهیدروژن است. پادهیدروژن با استفاده از پوزیترونیوم (که از یک الکترون و یک پوزیترون متصل به هم تشکیل شده است) تولید می‌شود و هر چه پوزیترونیوم سردتر باشد، سرعت تولید پادهیدروژن سریع‌تر است. بر این اساس، محققان ایجس چهار سال گذشته را صرف تلاش برای ایجاد راهی برای خنک کردن پوزیترونیوم کرده‌اند. اکنون با رونمایی از اولین خنک‌کننده لیزری پوزیترونیوم خبر موفقیت‌شان را رسانه‌ای کردند.

خنک‌کننده لیزری پوزیترونیوم کار بسیار سخت‌تری نسبت به خنک‌کننده لیزری اتم‌های معمولی است. پوزیترونیوم حتی در خلاء فوق العاده بالا تنها می‌تواند 140 نانوثانیه قبل از نابودی، باقی بماند. علاوه بر این، فرکانس انتقال مربوطه برای خنک‌سازی پوزیترونیوم در اشعه ماوراء بنفش عمیق است، جایی که فناوری لیزر نسبتاً توسعه نیافته است.  

ایجس یک سیستم لیزری سفارشی طراحی کرده است که از ماده معدنی الکساندریت به عنوان ماده لیزر استفاده می‌کند. لیزرهای مبتنی بر الکساندریت در طول موج‌های فرابنفش عمیق ساطع می‌شوند اما دستگاه‌هایی که نیازهای شدت و طول پالس برای خنک‌سازی پوزیترونیوم را برآورده می‌کنند، به صورت تجاری در دسترس نیستند. محققان همچنین باید بر یک مانع بزرگ دیگر غلبه می‌کردند: برای جلوگیری از از دست رفتن اتم‌های پوزیترونیوم در طول فرآیند خنک‌سازی، هر میدان الکتریکی و مغناطیسی خارجی باید حذف می‌شد. در نتیجه، تجهیزات الکترواستاتیکی که برای دستکاری پوزیترونیوم مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌بایست در عرض چند نانوثانیه خاموش شوند.

منبع