Strålning från högrelativistiska elektroner. Vissa elektroner tappar 80 procent av sin energi i ett enda utsläpp. Denna gammastråle är mycket smal:om du skulle peka den mot en vägg i ett hus på andra sidan gatan, det skulle göra en plats mindre än din fingertopp. Upphovsman:Marija Vranic, Instituto Superior Técnico, Lissabons universitet.
Antimateria är ett exotiskt material som förångas när det kommer i kontakt med vanlig materia. Om du träffar en basboll med antimateria med en fladdermus av vanlig materia, det skulle explodera i ett ljusskott. Det är sällan man hittar antimateria på jorden, men man tror att det finns i universums längsta sträckor. Otroligt, antimateria kan skapas ur luften - forskare kan skapa materialblåsningar och antimateria samtidigt med hjälp av mycket energiskt ljus.
Hur gör forskare antimateria? När elektroner, negativt laddade subatomära partiklar, rör sig fram och tillbaka de avger ljus. Om de rör sig väldigt snabbt, de avger mycket ljus. Ett bra sätt att få dem att röra sig fram och tillbaka är att spränga dem med kraftfulla laserpulser. Elektronerna blir nästan lika snabba som ljus, och de alstrar gammastrålar (figur 1). Gammastrålar är som röntgenstrålar, såsom de på läkarmottagningar eller flygplatsens säkerhetslinjer, men är mycket mindre och har ännu mer energi. Ljusstrålen är mycket skarp, om tjockleken på en synål även några meter från dess källa.
När gammastrålningar gjorda av elektroner stöter på varandra, de kan skapa materia-antimaterie-par-en elektron och en positron. Nu, forskare har utvecklat ett nytt trick för att skapa dessa materia-antimateriepar ännu mer effektivt.
"Vi utvecklade en" optisk fälla "som hindrar elektronerna från att röra sig för långt efter att de avger gammastrålning, "sa Marija Vranic från universitetet i Lissabon, som kommer att presentera sitt arbete vid mötet i American Physical Society Division of Plasma Physics i Portland, Malm. "De fastnar där de kan träffas igen av de kraftfulla laserpulserna. Detta genererar fler gammastrålar, vilket skapar ännu fler partiklar. "
Denna process upprepas, och antalet par växer mycket snabbt i det som kallas en "kaskad". Processen fortsätter tills partiklarna som har skapats är mycket täta (figur 2).
En optisk fälla för materia-antimateriell plasma. Fällan bildas av 4 lasrar, ordnade i ett plan, alla går mot samma punkt. När lasrarna överlappar varandra, de bildar en 2D -våg, med elektriska fält som visas i figuren. Det finns ett litet föremål i mitten, en nanotråd 100 gånger tunnare än ett människohår. Elektronerna avlägsnas från tråden och accelereras nära ljusets hastighet. De är instängda i vågen, så när de tappar det mesta av sin energi genom att avge ljus, de accelereras igen. Fotonerna producerar elektron-positronpar, själva instängda. Denna process kan skapa en tät elektron-positronplasma som så småningom omvandlar det mesta av den tillgängliga laserenergin till gammastrålar. Upphovsman:Marija Vranic, Instituto Superior Técnico, Lissabons universitet
Kaskader tros förekomma naturligt i avlägsna hörn av universum. Till exempel, snabbt roterande neutronstjärnor som kallas pulsarer har extremt starka magnetfält, en biljon gånger starkare än magnetfälten på jorden, som kan producera kaskader.
Att studera kaskader i laboratoriet kan belysa mysterier relaterade till astrofysiska plasma under extrema förhållanden. Dessa strålar kan också ha industriella och medicinska tillämpningar för icke-invasiv högkontrastavbildning. Ytterligare forskning är nödvändig för att göra källorna billigare och effektivare, så att de kan bli allmänt tillgängliga.
