Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

Сборка атома из рассыпных деталей, ч.3: Позитронный пинбол

Среда, 13 Март, 21:03, antihydrogen.livejournal.com

Продолжение сериала про морально устаревшие методы рекомбинации антиводорода. Предыдущие серии: том 1том 2том N+1.

Во времена, промежуточные между описанными в томе 1 и томе 2, некие алабамо-голландцы* (далее - АГ) предложили весьма остроумный метод.

Нарисуем потенциал антипротона, действующий на позитрон (точнее, его срез в плоскости xOy):

plot3d Coulomb potential

(величина потенциала отложена по вертикали, центральная яма соответствует положению антипротона)

Несколько похоже на бильярдный стол с нестандартным расположением лузы, не правда ли? Если сделать такого стола поверхность абсолютно гладкой, то поведение бильярдного шара на нем будет очень похоже на поведение позитрона в поле антипротона. Нам нужно, чтобы позитрон связался с антипротоном, а в бильярдных аналогиях - чтобы шар упал в лузу. Проблема в том, что на абсолютно гладком столе шар этого сделать не может: при падении в яму кинетическая энергия шара увеличивается, и он из нее вылетает, только изменив направление движения, как изображено на картинке. Красным показана траектория позитрона, первоначально движущегося слева направо параллельно оси Х (собственно говоря это решение для свободной частицы в кулоновском поле, т.е. гипербола, для красивости бильярдной аналогии спроецированная на потенциальную поверхность). То есть для достижения цели нужно как то кинетическую энергию отобрать.


И вот собственно АГ предложили для этого применить метод, за применение которого в реальном бильярде могут и побить, но которой, как известно европейской студенческой молодежи, активно применяется в пинболе, а именно - толкнуть стол. На физическом языке: надо включить электрическое поле с напряженностью, направленной против движения частицы. Потенциал суммарного поля, действующего на позитрон со сторон антипротона и дополнительного внешнего электрического поля выглядит так:

plot3d Coulomb + external field

То есть шар теперь катится в гору, и, естественно, тормозится. В максимально высокой точке шарик на мгновение вообще остановится. Но затем он с увеличивающейся скоростью покатится назад, по траектории обозначенной желтой линией, и задержатся в лузе опять таки не сможет (на физическом языке: позитрон не рекомбинирует с антипротоном, а ломанётся обратно к той пушке, из которой его выстрелили). Но вот если в момент, когда шар-позитрон стоит наверху, электрическое поле отключить, у нас получится позитрон с нулевой кинетической энергией в поле антипротона:

plot3d After external field switch-off

Его полная энергия будет отрицательна, то есть он уже не сможет покинуть потенциальной ямы, и будет вечно вращаться в ней по эллипсу (да, поведение шаров на абсолютно гладких столах несколько контринтуитивно).

АГ не только предложили метод, но и испытали его экспериментально. Правда, за редкостью антипротонов за пределами ЦЕРНа, они тренировались на рекомбинации электронов с положительными ионами цезия, лития и еще зачем то фуллеренами C60+. Выглядело это так: пучки электронов выстреливались в направлении облачка ионов, против создаваемого в камере электрического поля. В момент, когда пучёк электронов долетал до ионов, электрическое поле мгновенно (в течении 1 наносекунды) выключалось. Результат был весьма впечатляющий: практически 100% ионов превращалось в нейтральные атомы! Правда, атомы получались в очень высоковозбужденном состоянии с главным квантовым числом n порядка 100 (столь накачанный атом может померяться размерами с некрупной бактерией).

Внедрять эти инновационные идеи ЦЕРН не стал, поскольку они плохо совмещались с тем, что было уже сделано.

*) Интересно, что до того момента, когда я сегодня полез искать ссылки, у меня были совершенно четкие воспоминания, что метод предложили и опыты с цезием ставили итальянцы. Официальное обращение к Вычислителям: пожалуйста, прекратите набирать новых Техников по результатам ЕГЭ! Минимально Необходимого Воздействия нормально сделать уже не могут, в Реальности в последнее время сплошные темпоральные парадоксы...

Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)