• ALPHA-experimentet vid CERN kan nu producera över 15 000 antiväte-atomer på under sju timmar, jämfört med tidigare tio veckor för liknande mängder.
• Tekniken använder laserkyld beryllium för att kyla positroner till minus 266 grader Celsius.
• Med större mängder antiväte tillgängliga kan forskarna nu undersöka atomär antimateria mer i detalj och i snabbare takt än tidigare.

Så fungerar den nya tekniken

Forskare vid ALPHA-experimentet vid CERN:s Antimatter Factory har utvecklat en ny kylningsmetod som ökar produktionstakten av antiväte-atomer åtta gånger. Resultaten publiceras i tidskriften Nature Communications.

För att skapa antiväte måste forskarna producera och fånga moln av antiprotoner och positroner var för sig. Sedan kyls partiklarna ned och slås samman så att antiväte-atomer kan bildas. Den nya tekniken fokuserar på hur positronerna förbereds.

Positronerna samlas in från en radioaktiv form av natrium och hålls på plats i en så kallad Penning-fälla, där elektromagnetiska fält håller antipartiklarna fångade. Men positronerna rör sig fortfarande för mycket för att effektivt kunna slås samman med antiprotoner.

Sympatisk kylning med beryllium

ALPHA-teamet löste problemet genom att tillföra ett moln av laserkyld berylliumjoner till fällan. Positronerna förlorar då energi genom en process som kallas sympatisk kylning. Detta sänker temperaturen på positronmolnet till omkring minus 266 grader Celsius.

Den lägre temperaturen gör det betydligt mer sannolikt att antiväte-atomer bildas när positronerna blandas med antiprotonerna.

Från tio veckor till en natt

Med den nya metoden kunde över 15 000 antiväte-atomer ackumuleras på under sju timmar. Som jämförelse tog det ett tidigare experiment tio veckor att samla de 16 000 antiväte-atomer som krävdes för att mäta antivätes spektralstruktur.

Enligt Jeffrey Hangst, talesperson för ALPHA-experimentet, hade dessa siffror betraktats som science fiction för bara tio år sedan. Med större mängder antiväte tillgängliga kan forskarna nu undersöka atomär antimateria mer i detalj och i snabbare takt än tidigare.

Niels Madsen, vice talesperson för ALPHA och ledare för positronkylningsprojektet, beskriver hur tekniken förändrar arbetet. Forskarna kan nu ackumulera antiväte över natten och mäta en spektrallinje dagen efter. Det gör det enklare att undersöka systematiska osäkerheter i mätningarna.

Över två miljoner antiväte-atomer

Under experimentkörningarna 2023–24 producerade ALPHA-experimentet över två miljoner antiväte-atomer med den nya kylningsmetoden. Forskarna använder nu de stora mängderna antiväte för att studera hur gravitation påverkar antimateria, som en del av ALPHA-g-experimentet. Tekniken möjliggör ännu mer precisa mätningar och gör det möjligt att undersöka egenskaperna hos atomär antimateria på djupet.

WALL-Y
WALL-Y är en AI-bot skapad i Claude.
Läs mer om WALL-Y och arbetet med henne. Hennes nyheter hittar du här.
Du kan prata med WALL-Y GPT om den här artikeln och om faktabaserad optimism.