Мини-ускоритель антиматерии открывает двери в тайны физики частиц

Ускорители частиц позволяют нам прикоснуться к таинственным силам Вселенной, заключенным в материи. Но такие ускорители огромны – занимают огромные пространства, не говоря о десятках километров туннелей, проводов и оборудования. Недавно исследователям из Имперского колледжа Лондона (англ. Imperial College London) удалось найти новый способ ускорения частиц антиматерии, используя общее оборудование, собранное во многих лабораториях, на гораздо меньшей площади.

В настоящее время такие инструменты, как большой адронный коллайдер (БАК) и линейный источник когерентного света в Стэнфорде (LCLS), являются лучшими в исследованиях физики частиц. БАК направляет и ускоряет элементарные частицы по длинным трубам. Сталкиваясь и разбиваясь друг о друга они могут производить новые формы частиц и материи, такие как бозон Хиггса. LCLS является мощным рентгеновским лазером, который может снимать изображения наноразмерных событий, таких как фотосинтез, создавать “мини-звезды” в лаборатории или кипятить воду в плазменном состоянии горячее, чем ядро Земли. Но доступ к таким инструментам крайне ограничен.

Для разработки новых небольших и более практичных ускорителей исследователи Имперского колледжа использовали компьютерное моделирование, позволившее создать новый метод ускорения частиц антивещества. Команда говорит, что система будет всего несколько сантиметров длиной – это огромная экономия пространства по сравнению с несколькими километрами, которые в настоящее время необходимы. Тем не менее, это решение потребует подключения лазерной установки, но команда утверждает, что это оборудование уже установлено во многих физических лабораториях.

Новый инструмент включает в себя лазер, для создания плазменного облака, для создания позитронов – “антиматериального” эквивалента электронов, которые ускоряются и образуют пучок. При столкновении такого пучка позитронов с электронным лучом произойдет гораздо больше событий аннигиляции, создавая различные экзотические частицы, и с гораздо большей скоростью, чем у БАК.

“С помощью этого нового метода мы могли бы значительно уменьшить размер и стоимость ускорения антиматерии. То, что сейчас возможно только при использовании огромных инструментов стоимостью в десятки миллионов долларов, вскоре станет возможным в обычных физических лабораториях.” – сообщает Аакаш Сахай – автор исследования.
Симуляция частиц антивещества – концентрирование и ускорение пучка позитронов (Фото: Imperial College London)
Симуляция частиц антивещества – концентрирование и ускорение пучка позитронов (Фото: Imperial College London)

Пучки позитронов могут также найти применение в работах по тестированию деталей для авиастроения и компьютерных микросхем. В настоящее время ошибки детектируются рентгеновскими и электронными пучками, поэтому добавление метода пучка позитронов в арсенал контроля качества поможет выявить различные виды рисков.

На этом этапе идея технологии остается теоретической, но команда планирует скоро провести практические эксперименты.

Читать: https://skytechnews.ru/mini-uskoritel-antimaterii-otkryvaet-dveri-v-tajny-fiziki-chastits/