Физик вярва, че е близо до създаването на лазер от гама лъчи

Калифорнийски физик вярва, че е изнамерил начин да постигне голяма част от квантовото състояние на кондензат Бозе-Айнщайн, необходим за създаването на лазер от гама лъчи.

Сега се използват облъчвания с гама лъчи в медицината и други области, но лазерът трябва да е стабилен и постоянен, което затруднява учените от десетилетия.

Свръхтечен хелий, без триене или вискозитет, отблъсква кондензата, така че образува стабилни мехурчета. Алън Милс-младши от Калифорнийския университет е предприел стъпки към дълго търсения лазер от гама лъчи, като е използва мехурчета позитроний в специален течен хелий.

Позитроний (Ps) е система, състояща се от електрон и неговата анти-частица, позитрон, свързани заедно в екзотичен атом. Системата е нестабилна: двете частици се унищожават една друга, за да произвеждат предимно два или три гама-лъча, в зависимост от относителните състояния на летливия, краткотраен атом, който изглежда като водород, но има позитрон – античастица, считана противоположна на електрона, понякога дори наричана антиелектрон – вместо протон.

Задържането на позитроний в течен хелий разширява неговата жизнеспособна стабилност.

„За дългият живот на позитроний в течен хелий се съобщава за първи път през 1957 г.“, се казва в съобщението за медиите. Това се свързва с книга на физика Ричард А. Феръл където се анализира възможността позитроний да образува мехурчета вътре в течен хелий. Хелият естествено отблъсква позитронийя, който образува защитна бариера от мехурчета към външния свят.

Новото проучване продължава наблюденията на Феръл по-нататък. Алън Милс-младши изчислява, че позитроний не само има по-дълъг живот в течния хелий, но той е и стабилен в тази среда. А в стабилна форма, позитроний може да образува това, което д-р Милс нарича кондензат Бозе-Айнщайн, където естеството на позитроний го изтласква в квантово състояние, но неговите атоми все още са слепени в една обемна маса.

Взаимодействията на позитроний в кондензат Боза-Айнщайн предизвиква отделянето на гама лъчи. Това е най-енергийната форма на светлината, способна да проникне в камък и бетон и да изпревари скоростта на светлината. Тайната на гама лъчите е в тяхната малка дължина на вълната в сравнение с друга светлина. Операция с гама нож например, използва гама лъчи, получени от изотоп на кобалт, който е радиоактивен. Кобалтовите гама лъчи също са голяма част от това, което разговорно наричаме „радиационно“ лечение на рак, защото гама лъчите са достатъчно енергийни, за да влязат в тялото.

Тези приложения на гама лъчите са ефективни и важни, но хипотетичният лазер с гама лъчи трябва да бъде много по-силен, кохерентен и по-стабилен. Милс създава определен теоретичен експеримент, конкретна теория, която учените вече могат да тестват с помощта на истински течен хелий и позитроний. Хелият трябва да бъде не просто течен, а свръхтечен, който подобно на свръхпроводник без съпротивление, няма вискозитет или триене.

Фазата на кондензат Бозе-Айнщайн също е свръхтечност, произведена за първи път в лаборатория през 1995 г. Но изолацията му в свръхтечен хелий е голямото постижение, което лабораторията на Милс ще направи чрез настройване на специален лъч антиматериа.

Екипи по целия свят постоянно работят за различни решения свързани с лазера с гама лъчи, който се счита за един от най-важните нерешени проблеми във физиката.

Всяко потенциално решение, като едно, предложено през 2018 г., което използва цезиев газ, трябва да съчетава изключително високо ниво на познания за множество дисциплини и най-съвременни инструменти и технологии, като преохлаждане и антиматериални лъчи. След като се предложи хипотетично решение, подобно на това, което прави Милс, учените трябва да намерят начин за експериментално тестване на решението, което е наистина трудно поради екстремните условия и деликатните материали, които трябва да се използват.

Наблюдаването на тези микроскопични движения, дори само за да се демонстрира, че това, което имате, е кондензат Бозе-Айнщайн, също е много трудно. Това е потенциална следваща цел на екипа за изследване на гама лъчи на Милс.

„Резултати близки до нашите експерименти биха могли да бъдат наблюдавани при тунелиране на позитроний през графенов лист, който е непроницаем за всички обикновени атоми на материята“, казва Милс в съобщението за медиите.