Los investigadores han encontrado una manera de acelerar la antimateria en un espacio 1000 veces más pequeño que los aceleradores actuales, impulsando la ciencia de las partículas exóticas.
El nuevo método podría usarse para sondear más misterios de la física, como las propiedades del bosón de Higgs y la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, y proporcionar pruebas más sensibles de chips de aviones y computadoras.
El método se ha modelado utilizando las propiedades de los láseres existentes, y se planean experimentos pronto. Si se prueba, la tecnología podría permitir que muchos más laboratorios de todo el mundo realicen experimentos de aceleración de antimateria.
Los aceleradores de partículas en instalaciones como el Gran Colisionador de Hadrones LHC en el CERN y la Fuente de Luz Coherente Linac LCLS en la Universidad de Stanford en los Estados Unidos, aceleran las partículas elementales como protones y electrones.
Estas partículas aceleradas pueden romperse juntas, como en el LHC, para producir partículas que son más elementales, como el bosón de Higgs, que da masa a todas las demás partículas.
También se pueden usar para generar luz láser de rayos X, como en el LCLS, que se usa para obtener imágenes de procesos extremadamente rápidos y pequeños, como la fotosíntesis.
Sin embargo, para alcanzar estas altas velocidades, los aceleradores necesitan usar un equipo que tenga al menos dos kilómetros de largo. Anteriormente, los investigadores del Imperial College de Londres habían inventado un sistema que podía acelerar electrones usando equipos de solo metros de largo.
Ahora, un investigador de Imperial ha inventado un método para acelerar la versión de antimateria de los electrones, llamados positrones, en un sistema que tendría solo centímetros de largo.
El acelerador requeriría un tipo de sistema láser que actualmente cubre alrededor de 25 metros cuadrados, pero que ya está presente en muchos laboratorios de física. El Dr. Aakash Sahai, del Departamento de Física de Imperial informó su método hoy en el Diario de revisión física para aceleradores y vigas .
Dijo: "Con este nuevo método de acelerador, podríamos reducir drásticamente el tamaño y el costo de la aceleración de la antimateria. Lo que ahora solo es posible mediante el uso de grandes instalaciones físicas a un costo de decenas de millones de dólares pronto podría ser posible en los laboratorios de física ordinarios.. "
"Las tecnologías utilizadas en instalaciones como el Gran Colisionador de Hadrones o la Fuente de Luz Coherente Linac no han experimentado avances significativos desde su invención en la década de 1950. Son costosas de operar y es posible que pronto tengamos todo lo que podemos obtenerfuera de ellos.
"Una nueva generación de aceleradores de partículas elusivas compactos, energéticos y baratos nos permitiría sondear nueva física y permitiría que muchos más laboratorios de todo el mundo se unieran al esfuerzo".
Si bien el método se encuentra actualmente en fase de validación experimental, el Dr. Sahai confía en que será posible producir un prototipo funcional en un par de años, en base a la experiencia previa del Departamento en la creación de haces de electrones utilizando un método similar.
El método usa láseres y plasma, un gas de partículas cargadas, para producir, concentrar positrones y acelerarlos para crear un rayo. Este acelerador de escala centimétrica podría usar láseres existentes para acelerar rayos de positrones con decenas de millones de partículas parala misma energía alcanzada durante dos kilómetros en el acelerador de Stanford.
La colisión de haces de electrones y positrones podría tener implicaciones en la física fundamental. Por ejemplo, podrían crear una tasa más alta de bosones de Higgs que el LHC, lo que permitiría a los físicos estudiar mejor sus propiedades. También podrían usarse para buscar nuevas partículas pensadasexistir en una teoría llamada 'supersimetría', que llenaría algunos vacíos en el Modelo Estándar de física de partículas.
Los haces de positrones también tendrían aplicaciones prácticas. Actualmente, cuando se verifican fallas y riesgos de fractura en materiales como cuerpos de aeronaves, palas de motores y chips de computadora, se utilizan rayos X o haces de electrones. Los positrones interactúan de manera diferente con estosmateriales que los rayos X y los electrones, lo que proporciona otra dimensión al proceso de control de calidad.
El Dr. Sahai agregó: "Es particularmente gratificante realizar este trabajo en Imperial, donde el homónimo de nuestro laboratorio, el profesor Patrick Blackett, ganó un premio Nobel por su invención de métodos para rastrear partículas exóticas como la antimateria. El profesor Abdus Salam, otroEl académico imperial, también ganó un Premio Nobel por la validación de su teoría de la fuerza débil que solo fue posible utilizando una máquina colisionadora de positrones y electrones anterior al LHC en el CERN. Es maravilloso intentar continuar con este legado ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Imperial College de Londres . Original escrito por Hayley Dunning. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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