Een natuurkundige aan de Universiteit van Californië, rivieroever, heeft berekeningen uitgevoerd waaruit blijkt dat holle bolvormige bellen gevuld met een gas van positroniumatomen stabiel zijn in vloeibaar helium.

De berekeningen brengen wetenschappers een stap dichter bij het realiseren van een gammastraallaser, die toepassingen kunnen hebben in medische beeldvorming, voortstuwing van ruimtevaartuigen, en kankerbehandeling.

Extreem korte levensduur en slechts kort stabiel, positronium is een waterstofachtig atoom en een mengsel van materie en antimaterie, in het bijzonder gebonden toestanden van elektronen en hun antideeltjes, positronen genoemd. Om een ​​gammastraallaserstraal te creëren, positronium moet in een staat zijn die een Bose-Einstein-condensaat wordt genoemd - een verzameling positroniumatomen in dezelfde kwantumtoestand, waardoor meer interacties en gammastraling mogelijk zijn. Een dergelijk condensaat is het belangrijkste ingrediënt van een gammastraallaser.

"Mijn berekeningen laten zien dat een bel in vloeibaar helium met een miljoen atomen positronium een ​​getalsdichtheid zou hebben die zes keer zo groot is als die van gewone lucht en zou bestaan ​​als een materie-antimaterie Bose-Einstein-condensaat, " zei Allen Mills, een professor in de afdeling Natuur- en Sterrenkunde en enige auteur van de studie die vandaag verschijnt in Fysieke beoordeling A .

Helium, het op één na meest voorkomende element in het universum, bestaat in vloeibare vorm alleen bij extreem lage temperaturen. Mills legde uit dat helium een ​​negatieve affiniteit heeft voor positronium; bellen vormen zich in vloeibaar helium omdat helium positronium afstoot. De lange levensduur van positronium in vloeibaar helium werd voor het eerst gemeld in 1957.

Wanneer een elektron een positron ontmoet, hun wederzijdse vernietiging zou een uitkomst kunnen zijn, vergezeld van de productie van een krachtige en energetische soort elektromagnetische straling, gammastraling genaamd. Een tweede uitkomst is de vorming van positronium.

molens, die het Positron-laboratorium aan UC Riverside leidt, zei dat het lab een antimateriestraal configureert in een zoektocht om de exotische bellen in vloeibaar helium te produceren die Mills' berekeningen voorspellen. Dergelijke bellen zouden kunnen dienen als een bron van positonium Bose-Einstein-condensaten.

"De resultaten van onze experimenten op korte termijn zouden de waarneming kunnen zijn van positronium dat door een grafeenlaag tunnelt, die ondoordringbaar is voor alle gewone materie-atomen, inclusief helium, evenals de vorming van een laserstraal van een positroniumatoom met mogelijke kwantumcomputertoepassingen, ' zei Mills.