Nieuw onderzoek kijkt naar positronverstrooiing van edelgasatomen ingekapseld in koolstof 60 om kwantumeigenschappen te onderzoeken die niet met elektronen kunnen worden getest.

Deeltjesverstrooiing is een belangrijke test voor de kwantumeigenschappen van atomen en grotere moleculen. Hoewel elektronen in het verleden deze experimenten hebben gedomineerd, kunnen hun positief geladen antimaterie-tegenhangers (positronen) worden gebruikt in veelbelovende toepassingen wanneer de negatief geladen deeltjes niet geschikt zijn.

Een nieuw artikel gepubliceerd in The European Physical Journal D onderzoekt de verstrooiing van positronen van atomen van zeldzame gassen die in de fullerenen zijn gestopt, de zogenaamde 'endohedralen van zeldzame gassen'. Het artikel is geschreven door Km Akanksha Dubey van het Indian Institute of Technology Patna, Patna, Bihta, India, en Marcelo Ciappina, Guangdong Technion-Israel Institute of Technology, Shantou, China.

"Onze focus lag op het onderzoeken van positronenverstrooiingsprocessen met edelgas-endohedralen. Als verwijzing naar het endohedrale systeem hebben we ook positronverstrooiing overwogen van kale C₆₀ doelen", zegt Ciappina. "In ons onderzoek hebben we edelgasatomen gekozen voor inkapseling in koolstof 60 (C₆₀ ), omdat ze waarschijnlijk de meest populaire en bestudeerde endohedralen zijn. Endohedrals van zeldzame gassen zijn zeer stabiele formaties; de ingekapselde atomen vinden hun evenwichtspositie bijna in het geometrische centrum van de C₆₀ ."

De studie bouwt voort op de bevindingen van eerdere studies met betrekking tot de botsing van positronen met gigantische doelen zoals C₆₀ en zeldzame gas-endohedralen. Het belangrijkste verschil is dat de resonantieverstrooiing met verschillende afmetingen van de ingekapselde atomen wordt opgehelderd in vergelijking met de kale C₆₀ verstrooiing; resonanties worden ook getest onder de verschillende verstrooiingsvelden van het projectiel-doelcomplex.

"Tot onze verbazing zijn resonantieformaties in de edelgas-endohedralen veranderd in vergelijking met het geval van positron-C₆₀ botsing, ondanks dat het dominante verstrooiingsveld in positronenverstrooiing afstotelijk van aard is", zegt Ciappina. De resonanties bij de lagere energie worden aanzienlijk beïnvloed door verschillende verstrooiingsvelden die als alternatief worden beschouwd.

"Dus verstrooiingsresonanties in de positronverstrooiing vinden hun natuurlijke verblijfplaats in de C₆₀ en edelgas-endohedralen, en de resonantietoestanden kunnen gunstig worden gemanipuleerd door de edelgasatomen erin te houden."

Met inzichten in vele aspecten van dergelijke botsingsprocessen, kunnen mogelijke toepassingen voor de bevindingen van het artikel variëren van positronenbundelspectroscopie tot het onderzoek van nanomaterialen. + Verder verkennen

Onderzoekers ontwikkelen complete theorie om hoogenergetische vortexverstrooiing te beschrijven