Physiker Wege finden, um Antiwasserstoff-Produktion zu erhöhen

Antiwasserstoff besteht aus einem Antiproton und einem Positron. Credit: public domain

Jetzt in einem neuen Papier veröffentlicht in Physical Review Letters. Alisher S. Kadyrov, et al. an der Curtin University in Perth, Australien, und Swansea University in Großbritannien, haben theoretisch ein Verfahren zur Erhöhung der Rate von Antiwasserstoff-Produktion durch mehrere Größenordnungen gefunden. Sie hoffen, dass ihre Feststellung, Antiwasserstoff-Programme zur Erreichung der Produktion von großen Mengen von Antiwasserstoff für lange Einschlusszeiten führen wird, und bei kühlen Temperaturen, wie sie durch zukünftige Untersuchungs Experimente erforderlich.

„Gesetze der Physik vorhersagen gleiche Mengen von Materie und Antimaterie nach dem Big Bang geschaffen“ Kadyrow, Associate Professor an der Curtin University, sagte Phys.org. „Einer der Wissenschaft Geheimnisse ist, wo hat die ganze Antimaterie gehen? Dieses Geheimnis zu lüften, Wissenschaftler am CERN [die Europäische Organisation für Kernforschung] planen, mit Anti-Materie Gravitations und spektroskopische Experimente zu tun. Das einfachste Beispiel Antiwasserstoff ist. Es ist jedoch eine Herausforderung und teuer zu erstellen und Antiwasserstoff im Labor zu untersuchen.“

Antiwasserstoff ist eine attraktive Form von Antimaterie für Wissenschaftler teil zu studieren, weil sie elektrisch neutral sind: Es besteht aus einem Antiproton- (ein negativ geladenes Proton) und ein Positron oder Antielektron (ein positiv geladenen Elektronen). Weil es nur zwei Antiteilchen gemacht hat, Antiwasserstoff ist auch etwas leichter zu produzieren als größere Antiatome.

Es gibt ein paar verschiedene Möglichkeiten, Antiwasserstoff im Labor zu produzieren, von denen alle beteiligt zu kollidieren oder Streupartikeln aus ihnen. In der neuen Studie konzentrierten sich die Physiker auf die Reaktion in dem ein Antiproton- Positronium gestreut. der ein gebundener Zustand, bestehend aus einem Positron und einem gewöhnlichen Elektron. In gewissem Sinne kann Positronium als ein Wasserstoffatom gedacht werden, in denen das Proton durch ein Positron ersetzt wird. Bisher ist die Antiproton-Positronium Streu Reaktion wurde meist untersucht, wenn das Positronium in seinem Grundzustand ist.

In der neuen Studie zeigten die Wissenschaftler theoretisch dass Antiproton- Kollisionen mit Positronium in einem angeregten Zustand anstelle des Grundzustandes deutlich Antiwasser Produktion verbessern kann, vor allem bei den niedrigeren Energien.

„Unsere Berechnungen zeigen, dass eine sehr effiziente Art und Weise Antiwasserstoff herzustellen, ist langsam mit Antiprotonen Positronium zusammen zu bringen, die in einem angeregten Zustand hergestellt worden ist, etwas, das jetzt Routine mit Hilfe von Lasern ist“, sagte Kadyrow. „Es stellt sich heraus, Antiwasserbildung erhöht sich um mehrere Größenordnungen für Positronium in angeregte Zustände wie in den Grundzustand verglichen aufgrund unerwarteter Niedrigenergieverhalten in unseren Berechnungen offenbart.“

Zum ersten Mal ermöglichen diese theoretischen Ergebnisse für realistische Schätzungen von Antiwasserneubildungsraten über Antiproton--Positronium Streuung bei niedrigeren Energien. Da niedrigere Energien wichtiger in Experimenten sind als höhere Energien, hoffen die Wissenschaftler, dass diese Methode eine praktische Möglichkeit bieten wird kalt Antiwasserstoff zu erzeugen, die dann dazu verwendet werden, um die grundlegenden Eigenschaften von Antimaterie zu testen.

„Wissenschaftler der ALPHA, ATRAP, AEGIS und gbar, Kooperationen, CERN arbeiten an der Herstellung und Antiwasser für Experimente zur spektroskopischen und Gravitations Eigenschaften von Antiwasserstoff in ausreichenden Mengen Trapping“, so Kadyrow. „Wir glauben, dass der effiziente Mechanismus für Antiwasserbildung, die unsere Forschung hat enthüllt verwendet werden könnte, um diese Untersuchungen zu erleichtern.“

Die Wissenschaftler planen, diesen Antiwasserstoff-Produktion Mechanismus in der Zukunft zu untersuchen, mit dem Ziel, noch bessere Ergebnisse zu erzielen.

„Gegenwärtig Positronium zu Hochenergiezustände angeregt werden kann, wie Rydbergzustände bekannt“, so Kadyrow. „Als nächstes wollen wir mit Positronium in einem solchen Zustand Antiproton- Kollisionen untersuchen. Die Größe der Verstärkung wir für die unteren angeregten Zustände bekam gegeben haben, kann man erwarten, dass die entsprechende Erweiterung enorm sein würde. Dies ist dann ein sehr vielversprechender Weg öffnen könnte von Herstellung von Niedrigenergie-Antiwasserstrahlen für spektroskopische Experimente, beispielsweise zur Messung der Hyperfeinaufspaltung in Antiwasserstoff.“

Weitere Informationen: A. S. Kadyrow, et al. "Antiwasserstoff Formation über Antiprotonen- Scattering mit Excited Positronium." Physical Review Letters. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.114.183201

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