НОВЫЙ АРХИВ "ЦЕНЗОРЪ.ТУТ"

Объявление

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » НОВЫЙ АРХИВ "ЦЕНЗОРЪ.ТУТ" » Корзина » Термоядерный гамма-лазер


Термоядерный гамма-лазер

Сообщений 1 страница 2 из 2

1

Атомы позитрония, представляющие собой наполовину вещество, наполовину антивещество, балансируют на грани аннигиляции. Ученые нашли способ значительно продлить время жизни этих нестабильных атомов, сделав решающий шаг на пути к созданию мощного гамма-лазера.
Атомы любого химического элемента в таблице Менделеева состоят из ядер (оно содержит положительно заряженные протоны) и вращающихся вокруг него электронов. Позитроний от них отличается тем, что состоит из электрона и позитрона, которые вращаются вокруг друг друга (см. рис. справа). Позитрон — это аналог электрона в антимире. Подобно протону, он имеет положительный заряд, но его масса составляет лишь 0,05% от массы протона. «Атомы» позитрония живут менее миллионной доли секунды, после чего происходит взаимная аннигиляция электрона и позитрона с испусканием гамма-лучей.
В принципе позитроний можно использовать для создания гамма-лазера. Для такого лазера характерна генерация луча чрезвычайно коротких высокоэнергетичных электромагнитных волн, пригодных для зондирования мельчайших структур, в частности атомных ядер: видимый свет для этой цели не подходит из-за слишком большой длины волны.
Но для этого нужно создать плотное облако из атомов позитрония, находящихся в особом квантовом состоянии, которое называется конденсат Бозе— Эйнштейна. Как этого добиться, не допустив преждевременной аннигиляции позитрония, было неясно.

Гамма-лазеры
Сегодня группа исследователей под руководством Кристофа Кейтеля из Института ядерной физики Общества Макса Планка в Гейдельберге (Германия) предлагает для замедления аннигиляции использовать обычные лазеры. Фокус состоит в том, чтобы настроить лазеры на точное значение энергии, необходимой для перевода позитрония в чтобы сделать более высокоэнергетичное состояние, в котором орбиты электрона и позитрона находятся на большем расстоянии друг от друга. Это существенно снижает вероятность их аннигиляции (arxiv.org/ abs/1112.1621).
Со временем позитроний будет терять энергию, излучая фотоны, и возвращаться в состояние, которое чувствительно к аннигиляции. Однако расчеты ученых показывают, что примерно половина атомов позитрония в возбужденном состоянии сможет существовать в среднем 28 миллионных долей секунды — в 200 раз дольше, чем в невозбужденном.
Этого времени может оказаться достаточно для формирования облака конденсата Бозе—Эйнштейна. В этом состоянии все атомы позитрония «шагают нога в ногу»: если один из них аннигилирует, остальные последуют его примеру, в итоге генерируя импульс лазерного гамма-излучения.
Такая задача может показаться слишком сложной, но есть одно обстоятельство, которое облегчает дело.
Бозе-конденсация обычных атомов происходит при постепенном снижении температуры практически до абсолютного нуля (лишь на доли градуса выше). Позитроний же, напротив, за счет квантовых эффектов будет образовывать бозе-конденсат при температурах, близких к комнатной.

Там, где встречаются зеркальная, темная и антиматерия
Спустя полвека после обнаружения позитрония открываются перспективы его практического применения. Он может стать основой для создания гамма-лазера (см. основную статью), а также помочь в проверке необычной теории зеркального вещества.
Основная идея этой теории, выдвинутой для объяснения загадочной асимметрии испускания электронов радиоактивными атомами, состоит в том, что у каждой частицы есть идентичный ей — но до сих пор не обнаруженный — зеркальный
партнер. Зеркальное вещество рассматривается также в качестве кандидата на роль таинственной темной материи, которая составляет около 80% массы Вселенной.
Частицы обычной материи, согласно теории, могут, хотя и крайне редко, превращаться в своего зеркального двойника, которого фактически нельзя обнаружить. Как правило, существование позитрония заканчивается испусканием гамма-лучей. Если зеркальный мир существует, позитроний
способен иногда превращаться в зеркальное вещество и исчезать, не оставляя следов в виде излучения.
Эту гипотезу можно проверить, поместив позитроний в камеру и измерив энергию испускаемых им гамма-лучей. Если ее количество окажется меньше, чем можно было ожидать, исходя из числа атомов позитрония в камере, значит, некоторая часть их могла превратиться в зеркальное вещество. Сергей Демидов и его коллеги из Института ядерных исследований в Москве(Россия)
провели новые расчеты, которые показывают, что подобное явление может происходить достаточно часто и поэтому его теоретически можно обнаружить(агх1У. org/abs/1111.1072).
Паоло Кривелли из Швейцарского федерального института технологий в Цюрихе руководит подготовкой такого эксперимента (arxiv.org/abs/1005.4802). Для этих же целей можно модифицировать условия существующего эксперимента AEgIS по изучению антивещества в ЦЕРНе близ Женевы (Швейцария).

Иван Охапкин

Гамма-лазер из глубин вселенной
Ученые ищутаннигиляционный гамма-лазер в конденсатах Бозе—Эйнштейна, а при этом может оказаться, что он уже давно существует... в космосе. По крайней мере, такое развитие событий не является невозможным, полагает академик Российской академии космонавтики Валентин Белоконь. А последствиями «работы» такого лазера могут быть гамма-всплески — мощные выбросы высокоупорядоченной энергии в очень коротковолновом диапазоне, уже наблюдаемые в некоторых галактиках.
Считается, что гамма-всплески чаще всего происходят, когда массивная и быстро вращающаяся звезда коллапсирует, образуя черную дыру и выбрасывая узкий луч мощного излучения. Тем не менее некоторые вспышки могут быть следствием индуцированной аннигиляции электронов с позитронами — то есть фактически импульса космического гамма-лазера. По словам Валентина Белоконя, необходимых условий рождения такого гамма-всплеска два — это космическое облако античастиц — позитронов с электронами и находящееся в его окрестности достаточно сильное гравитационное поле.
Первый гамма-всплеск неизвестной природы был зафиксирован американскими военными спутниками в 1967 году. Но сама идея того, что подобные вспышки существуют и, более того, могут генерироваться космическим гамма-лазером, была высказана Валентином Белоконем еще до их обнаружения (Природа, 1965 г., №7).
Как известно, одно из принципиальных условий генерации лазерного луча — это многократное прохождение света (например, с помощью системы зеркал) через активную среду возбуждаемых атомов. В космосе многократное прохождение света через позитронно-электронное облако может реализоваться как раз в соответствующем гравитационном поле, которое искривляет и даже замыкает траекторию фотонов. Гамма-фотоны определенной (около 0,5 МэВ) энергии, проходя через позитрон-но-электронное облако, могут заставить пары этих античастиц быстрее аннигилировать, направленно излучая гамма-кванты той же энергии. Тем самым должно происходить усиление гамма-излучения ради генерации лазерного гамма-луча (более подробно см.: «Сборник статей, посвященных 100-летию Д.Д. Иваненко», М., 2004, с. 281—285). По словам Валентина Белоконя, такие гам-ма-всплески можно отличить от прочих, проверив их когерентность. Принципиально та же идеология, по мнению ученого, пригодна для теоретического обоснования перспективных фотонных двигателей на позитрониевом лазере (идея впервые озвучена им в журнале «Авиация и космонавтика», №6,1970 г.). Вместо гравитационного поля, закручивающего траекторию фотонов, должно использоваться их зеркальное отражение от кристаллов при так называемых скользящих (очень малых) углах падения излучения на поверхность (в духе Мессбауэровской спектроскопии). Считается, что с фотонным двигателем космический корабль можно разогнать до скоростей, приближающихся к скорости света.

2

Короче, в сказки никто не верит? :jumping:


Вы здесь » НОВЫЙ АРХИВ "ЦЕНЗОРЪ.ТУТ" » Корзина » Термоядерный гамма-лазер