science >> Wetenschap >  >> Fysica

Antimaterie-onderzoek om te profiteren van recept voor tienvoudige ruimtelijke compressie van plasma

Voorbeeld van onbewerkte beelden van de detector voor identieke deeltjesbewerkingen met antiprotondetectie (links) en elektronendetectie (rechts). Krediet:Springer

Een internationaal team van natuurkundigen die antimaterie bestuderen, heeft nu een verbeterde manier gevonden om een ​​toestand van materie, genaamd niet-neutraal plasma, ruimtelijk te comprimeren. die bestaat uit een soort antimateriedeeltjes, antiprotonen genoemd, samen met materiedeeltjes gevangen, zoals elektronen. De nieuwe compressie-oplossing, die is gebaseerd op het roteren van het plasma in een opgesloten holte met behulp van centrifugale krachten zoals een slacentrifuge, is effectiever dan alle eerdere benaderingen.

In deze studie gepubliceerd in EPJ D , het team laat zien dat - onder specifieke omstandigheden - een tienvoudige compressie van de grootte van de antiprotonwolk, tot een straal van slechts 0,17 millimeter, is mogelijk. Deze bevindingen kunnen worden toegepast op het gebied van onderzoek naar laagenergetische antimaterie, geladen deeltjesvallen en plasmafysica. Verder, dit werk maakt deel uit van een groter onderzoeksproject, genaamd AEGIS, die bedoeld is om de eerste directe meting van het zwaartekrachteffect op een antimateriesysteem te bereiken. Het uiteindelijke doel van het project, die bij CERN wordt nagestreefd, het Particle Physics Laboratory in Genève, Zwitserseuropeaan, is om de versnelling van antimaterie - namelijk antiwaterstof - als gevolg van de zwaartekracht van de aarde te meten met een precisie van 1%.

In dit onderzoek, de auteurs gebruiken een plasmamanipulatiemethode genaamd de roterende muur, die ze hebben geoptimaliseerd. Ze maken gebruik van speciaal op maat gemaakte elektrische velden, veranderen in tijd en ruimte binnen het valvolume, om wijziging van de rotatiefrequentie teweeg te brengen. Door de resulterende middelpuntvliedende kracht, het plasma roteert sneller en wordt gecomprimeerd.

specifiek, het aandeel ingesloten antiprotonen onder compressie is aanvankelijk minder dan 0,1% van de elektronen. Tijdens de procedure wordt het aantal elektronen verminderd om de compressie te maximaliseren. Om dit te doen, antiprotonen en elektronen gevangen in hetzelfde volume roteren rond de as van de val. interessant, voor een bepaald aantal deeltjes, hoe sneller de rotatie, hoe hoger hun ruimtelijke dichtheid wordt naarmate de plasmastraal blijft krimpen.