Průlom s pozitroniem: Výzkum gama laseru jede na plné obrátky  
Dnes již umíme postavit roztodivné lasery k nejrůznějším účelům. Ale gama lasery nám stále ještě vzdorují. Jejich vývoj je nesmírně obtížný a zahrnuje výzkum v oblasti kvantové mechaniky i řady dalších oborů. Velmi užitečný by byl Bose-Einsteinův kondenzát pozitronia, pokud ho fyzici vyrobí v bublinách uvnitř kapalného helia.
Allen Mills. Kredit: UC Riverside.
Allen Mills. Kredit: UC Riverside.

Lasery jsou zdroje intenzivního elektromagnetického záření, které vyzařují koherentní a monochromatický paprsek. Využívají k tomu kvantovou mechaniku a termodynamiku, přičemž nepracují zdaleka jen s viditelným světlem, ale s mnohem širším spektrem elektromagnetického záření. V jedné oblasti elektromagnetického spektra ale zatím ještě lasery nemáme.

 

Navzdory značnému úsilí ještě stále není k dispozici prakticky použitelný gama laser. Podle odborníků jde o jeden z významných nedořešených problémů dnešní fyziky. Jeho výzkum a vývoj stále pokračuje. Je to mezioborová záležitost, která zahrnuje kvantovou mechaniku, spektroskopii, chemii, fyziku pevných látek, a také metalurgii. V současné době spojuje jak základní výzkum, tak rozvoj potřebných technologií.

 

Neuvěřitelné pozitronium. Kredit: Manticorp / Wikimedia Commons.
Neuvěřitelné pozitronium. Kredit: Manticorp / Wikimedia Commons.

Výzkum a vývoj gama laseru je očividně nesmírně náročný. Pokud se to ale povede, tak gama lasery slibují řadu podivuhodných aplikací, od medicínského zobrazování a léčby nádorů, až po pohon kosmických lodí a satelitů. Ačkoliv to na první pohled nejspíš nevypadá, součástí výzkumu gama laseru je i nová studie Allena Millse z americké University of California, Riverside. Ten svými výpočty potvrzuje, že bubliny vyplněné pozitroniovým plynem jsou stabilní v kapalném héliu. Jde o významný krok směrem k hotovému gama laseru.

 

Pozitronium je docela zběsilá záležitost. Jde o velice exotický atom či částici, kterou tvoří elektron a jeho antičástice pozitron. Je to chiméra složená z hmoty a antihmoty zároveň. Orbitaly dvou částic v pozitroniu a složení energetických hladin jsou podobné jako v atomu vodíku složeného z elektronu a protonu. Na rozdíl od něj je ale pozitronium velice nestabilní a po kratičkém zlomku sekundy dojde k anihilaci elektronu s pozitronem a vyzáření dvou nebo tří fotonů gama záření. A tyhle fotony by se hodily pro gama lasery.

 

University of California, Riverside, logo.
University of California, Riverside, logo.

Pro účely technologie gama laseru je žádoucí, aby v něm bylo pozitronium v podobě Bose-Einsteinova kondenzátu. V takovém případě totiž budou „atomy“ pozitronia ve stejném kvantovém stavu, což zvýší množství interakcí i výsledného gama záření. Mills spočítal, že když bude v kapalném heliu bublina, která bude obsahovat milion „atomů“ pozitronia, tak bude mít asi šestinásobnou hustotu oproti vzduchu. A co je hlavní, pozitronium by v takovém případě mělo být ve formě Bose-Einsteinova kondenzátu.


Helium je kapalné jen za extrémně nízkých teplot. Zároveň již od padesátých let víme, že právě v kapalném héliu se jinak nestabilní pozitronium udrží překvapivě dlouhou dobu. V heliu by se přitom měly vytvářet bubliny pozitronia, protože helium a pozitronium se navzájem odpuzují. Millsova laboratoř Positron Laboratory teď připravuje výrobu takových bublin pozitronia v heliu, které by se měly stát zdrojem Bose-Einsteinova kondenzátu pozitronia. Vše nasvědčuje tomu, že gama laser je zase o něco blíž.

Literatura
University of California, Riverside 5. 12. 2019, Physical Review A 100: 063615.

Datum: 07.12.2019
Tisk článku

Záblesk v temnotě - Dawkins Richard
 
 
cena původní: 421 Kč
cena: 354 Kč
Záblesk v temnotě
Dawkins Richard
Související články:

Jak vyrobit miniaturní verzi gama záblesku v laboratoři?     Autor: Stanislav Mihulka (21.01.2018)
Britští vědci spustili experimenty s přeměnou záření na hmotu     Autor: Stanislav Mihulka (23.03.2018)
Extrémně výkonné lasery s důmyslnými zrcadly by mohly proděravět realitu     Autor: Stanislav Mihulka (19.09.2019)



Diskuze:

Jen drobný dotaz,

Pavel Nedbal,2019-12-08 21:48:11

jaký vliv na stabilitu pozitronia může mít teplota? Orbity elektronů kolem jádra, nebo kolem pozitronu nejsou vůbec předmětem termodynamiky!

Odpovědět

David Oplatek,2019-12-08 08:27:23

Co vim tak hybnost by neztratily ani pri absolutni nule. Pri A0 ustava jen tepelny pohyb.

Odpovědět

Kulička

Antonín Nezdvořák,2019-12-07 21:45:59

Někde jsem četl, že částice není kulička, ale takové vyboulení v poli způsobené energií nebo interakcí, nevím jestli je v tom rozdíl, ty antičástice jsou vyboulené na opačnou stranu? Ten kvantový pohyb co neustává ani při absolutní 0 je to vyboulení nebo ještě nějaká hybnost? Co by se stalo kdyby šlo snížit teplotu ještě níže, ty částice by přestali existovat?

Odpovědět


Re: Kulička

Antonín Nezdvořák,2019-12-08 16:31:16

Nebo jinak, pokud zachytím jeden foton , který má hmotnost 0eV a nemá s čím interagovat a zmrazím ho na 0, existuje ještě?
Ten moment hybnosti je hmotnost eV krát interakce jako síla krát rameno?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace