Wetenschappers van Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hebben een toename van bijna 100 procent bereikt in de hoeveelheid antimaterie die in het laboratorium wordt gecreëerd.

Met behulp van doelen met microstructuren op de laserinterface, het team schoot er een laser met hoge intensiteit doorheen en zag een toename van 100 procent in de hoeveelheid antimaterie (ook bekend als positronen). Het onderzoek verschijnt in Technische Natuurkunde Brieven .

Eerder onderzoek met een klein goudmonster creëerde ongeveer 100 miljard deeltjes antimaterie. De nieuwe experimenten verdubbelen dat.

"Deze succesvolle experimentele resultaten zijn belangrijk voor het Livermore positron-project, wiens grote doel is om genoeg elektron-positron antimaterie te maken om de fysica van gammastraaluitbarstingen te bestuderen, " zei Hui Chen, de projectleider en een co-auteur van het artikel. "Maar we ontdekten dat de experimenten ook een röntgenachtergrondverlichting met hoge energie (MeV) creëerden die door zeer dichte objecten kan dringen, wat belangrijk is voor veel aspecten van wetenschap met hoge energiedichtheid."

Als er genoeg energie in een zeer kleine ruimte wordt geperst, zoals tijdens botsingen van hoogenergetische deeltjes, deeltje-antideeltje paren worden spontaan geproduceerd. Wanneer energie in massa verandert, zowel materie als antimaterie worden in gelijke hoeveelheden gecreëerd. Bij deze experimenten intense laser-plasma-interacties produceren elektronen met zeer hoge energie waarvan de energie, bij interactie met het gouden doelwit, kan elektron-positron-paren genereren.

De onderzoekers gebruikten eerdere resultaten en nieuwe simulaties om microstructuren te ontwerpen, die deze interactie kunnen versterken of verminderen, wat leidt tot een verhoogde of onderdrukte vorming van positronen ten opzichte van de vorige stand van de techniek. Co-auteur Anthony Link zei dat "de overeenkomst tussen de simulaties en het experiment opmerkelijk is, geeft ons het vertrouwen dat we de belangrijkste fysieke mechanismen vastleggen."

Het vermogen om in een klein laboratorium talloze positronen te creëren, opent de deur naar nieuwe wegen voor onderzoek naar antimaterie, inclusief begrip van de fysica die ten grondslag ligt aan verschillende astrofysische verschijnselen zoals zwarte gaten en gammastraaluitbarstingen, evenals een pad naar een dicht elektron-positronplasma in het laboratorium.

"Het toevoegen van microstructuren op het vooroppervlak aan het typische gouden doelwit vormt een kosteneffectieve benadering om de positronopbrengst aanzienlijk te verhogen terwijl dezelfde lasercondities behouden blijven. Het is een stap verder in de richting van het gebruik van door laser gegenereerde positronbronnen voor de verscheidenheid aan toepassingen, " zei Jiang Sheng, de hoofdauteur van het artikel.