Voor de eerste keer, wetenschappers van de Technische Universiteit van München (TUM) en het Max Planck Instituut voor Plasmafysica (IPP) zijn erin geslaagd om positronen zonder verlies te geleiden, de antideeltjes van elektronen, in een magneetveldval. Dit is een belangrijke stap in de richting van het creëren van een materie-antimaterie plasma van elektronen en positronen zoals de plasma's waarvan wordt aangenomen dat ze voorkomen in de buurt van neutronensterren en zwarte gaten. In een interview, Dr. Eve Stenson presenteert haar onderzoekswerk.

Waarom wil je positronen in een val lokken?

Het kunnen vangen en opsluiten van positronen is van fundamenteel belang voor het bestuderen van wat bekend staat als elektron-positron-paarplasma. Dergelijke plasma's zijn van groot belang, zowel voor het onderzoek van fundamentele vragen in de plasmafysica als in de astrofysica.

Wat is er zo moeilijk aan het vangen van positronen?

Positronen zijn de antideeltjes van elektronen, ze hebben dezelfde eigenschappen behalve dat ze positief in plaats van negatief geladen zijn. Als een positron een elektron raakt, beide onmiddellijk vernietigen in een lichtflits. En aangezien er overal op aarde elektronen in overvloed zijn, het is buitengewoon moeilijk om positronen zo op te slaan dat ze minstens een tijdje overleven.

Gelukkig, we hebben de krachtigste positronbron ter wereld, NEPOMUC (door neutronen geïnduceerde positronenbron München), hier in Garching, ten noorden van München, bij de Research-Neutronenbron Heinz Maier-Leibnitz (FRM II). Het kan 900 miljoen positronen per seconde produceren.

Plasmafysici simuleren dit elektron-positron plasma al 40 jaar. U bent nu een beslissende stap dichter bij het realiseren ervan in de praktijk. Hoe heb je dat gedaan?

Het is eigenlijk heel moeilijk om geladen deeltjes zoals de positieve positronen in een magnetische val te leiden. Dezelfde natuurkundige regels die de deeltjes in deze val opsluiten, houden helaas ook de deeltjes buiten die geacht worden binnen te komen.

Onze val heeft een magnetisch veld dat erg lijkt op dat van de aarde of andere hemellichamen. We kwamen op het idee om kort een elektrische spanning op de rand van de val aan te brengen om de positronen door de magnetische "staven" te leiden. Als we dan de spanning weer uitschakelen, de positronen blijven gevangen in de kooi. Het werkte zo goed, zelfs wij waren verrast.

Hoe lang heb je de positronen kunnen opsluiten?

... voor iets meer dan een seconde. Geen enkele groep ter wereld is er tot nu toe in geslaagd dit te doen met antimaterie in dit soort valstrikken.

Wat zijn de voordelen van de resultaten voor plasmafysica of andere gebieden?

Het doel van de APEX (A Positron-Electron Experiment) Group van het Max Planck Instituut voor Plasmafysica is om een ​​materie-antimaterie plasma van elektronen en positronen te produceren en dat plasma op te sluiten in een magnetische kooi. De eerste stap, echter, is om voldoende positronen te kunnen produceren en opslaan. De volgende stap is om dergelijke plasma's daadwerkelijk te maken en te onderzoeken.

Astrofysica gaat ervan uit dat dergelijke exotische plasma's voorkomen in de buurt van neutronensterren en zwarte gaten. In de terrestrische plasmafysica, de symmetrie van positron- en elektronenmassa's zal naar verwachting leiden tot nieuwe bevindingen over golven en turbulentie in plasma's - bevindingen die ons kunnen helpen om in de toekomst kernfusie te gebruiken voor energieopwekking.