Найдено решение одной из главных загадок физики

Фото: Brian Ach / Getty Images

Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде нашли способ разработки гамма-лазера, чье создание считается одной из главных загадок физики. Решение основано на использовании атомов позитрония — системы, состоящей из электрона и его античастицы позитрона. Об этом сообщает издание Science Alert.

По словам исследователей, пузырь в жидком гелии, который содержит миллионы светоизлучающих атомов позитрония, может рассматриваться как конденсат Бозе-Эйнштейна, состоящий из материи и антиматерии. Большинство попыток создания гамма-лазера было основано на охлаждении генерирующих излучение атомов почти до абсолютного нуля, в ходе чего они переходят в одно и то же квантовое состояние и действуют как единая «сверхчастица».

В случае схемы с позитронием гелий отталкивает пары электрон-позитрон, в результате чего те приобретают основное состояние, в котором их можно заставить испускать когерентное гамма-излучение. Однако работоспособность этого метода необходимо подтвердить в экспериментах.

Лазерный луч света порождается возбужденными атомами, которые излучают фотоны и заставляют другие атомы излучать фотоны той же длины волны. Однако чем короче длина волны, тем сложнее подобрать подходящий материал для генерации соответствующего излучения. В 2003 году нобелевский лауреат Виталий Гинзбург предложил считать создание гамма-лазера одной из важнейших проблем современной физики.

Конденсат Бозе-Эйнштейна представляет собой фазовое состояние вещества, образованное бозонами — частицами, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии (грубо говоря, их принципиально нельзя отличить одну от другой даже по положению в пространстве). Это отличает бозоны от фермионов (например, электронов), в отношении которых действует принцип запрета Паули.