Расчеты Аллена Миллса из Калифорнийского университета в Риверсайде предсказывают метастабильные пузырьки позитрониума в жидком гелии, – пишет eurekalert.org. Аллен Миллс провел расчеты, показывающие, что полые сферические пузырьки, заполненные газом из атомов позитрониума, стабильны в жидком гелии.

Расчеты делают ученых на шаг ближе к созданию гамма-лазера, который может найти применение в медицинской визуализации, работе космических аппаратов и лечении рака.

Позитрониум – чрезвычайно короткоживущий и не обладающий длительной стабильностью – представляет собой водородоподобный атом и смесь вещества и антивещества, в частности, связанных состояний электронов и их античастиц, называемых позитронами. Для создания луча гамма-лазера позитрониум должен находиться в состоянии, называемом конденсатом Бозе-Эйнштейна – совокупность атомов позитрониума в одном и том же квантовом состоянии, что обеспечивает больше взаимодействий и гамма-излучения. Такой конденсат является ключевым компонентом гамма-лазера.

«Мои расчеты показывают, что пузырь в жидком гелии, содержащий миллион атомов позитрониума, будет иметь плотность, в шесть раз превышающую плотность обычного воздуха, и будет существовать как бозе-эйнштейновский конденсат вещества-антивещества», – сказал профессор кафедры физики и астрономии и единственный автор исследования Аллен Миллс.

Гелий – второй по распространенности элемент во Вселенной – существует в жидкой форме только при чрезвычайно низких температурах. Миллс объяснил, что гелий имеет отрицательное сродство к позитрониуму; пузырьки образуются в жидком гелии, потому что гелий отталкивает позитрониум. О долгом времени жизни позитрониума в жидком гелии впервые было сообщено в 1957 году.

Когда электрон встречается с позитроном, их взаимное уничтожение может стать одним из результатов, сопровождающихся образованием мощного и энергичного типа электромагнитного излучения, называемого гамма-излучением. Вторым результатом является образование позитрониума.

Миллс сказал, что лаборатория настраивает пучок антивещества в поисках экзотических пузырьков в жидком гелии, которые предсказывают расчеты Миллса. Такие пузырьки могут служить источником бозе-эйнштейновских конденсатов позитрониума.

«Ближайшими результатами наших экспериментов могут быть наблюдение туннелирования позитрониума через графеновый лист – непроницаемый для всех обычных атомов вещества, включая гелий, а также образование лазерного пучка атомов позитрониума с возможными приложениями квантовых вычислений», – рассказал Миллс.