Một đội vật lí quốc tế làm việc tại trường Đại học Michigan ở Mĩ vừa thành công trong việc chế tạo một “khẩu súng” phản vật chất để bàn có khả năng phát ra những xung ngắn positron. Trong bài báo của họ đăng trên tạp chí Physical Review Letters, đội khoa học đã mô tả cách họ chế tạo khẩu súng, cái nó có khả năng làm, và nó có thể có những công dụng gì.
Positron là phản hạt của electron. Ngoài việc được tạo ra trong các phòng thí nghiệm, chúng còn được tìm thấy trong những vòi vật chất do lỗ đen và pulsar phát ra. Cho đến nay, positron dùng cho nghiên cứu được tạo ra bởi những cỗ máy rất đồ sộ và tốn kém. Một trong số đó là cỗ máy gia tốc khổng lồ tại CERN (LHC). Một cái nữa là một dụng cụ do các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore chế tạo, nó tạo ra positron bằng cách chiếu một laser cực mạnh vào một cái đĩa nhỏ xíu bằng vàng. Một nghiên cứu khác mới đây của các nhà khoa học tại Đại học Texas thì chế tạo một máy gia tốc cỡ để bàn. Nỗ lực mới này dựa trên nghiên cứu đó – đội khoa học đã chế tạo một dụng cụ không dài hơn 1 mét có khả năng phát ra những xung ngắn electron lẫn positron, mà theo họ báo cáo, rất giống với cái phát ra bởi các lỗ đen và pulsar.
a. Sơ đồ thí nghiệm nhìn từ trên xuống. Lá chắn plastic và tefon được đưa vào để giảm nhiễu do các hạt lệch hướng năng lượng thấp và tia X. b. Tín hiệu positron tiêu biểu do Bản Ảnh ghi lại. c. Tín hiệu tiêu biểu của chùm electron ghi lại trên màn hình LANEX. d. phổ thu được. Ảnh: arxiv.org/abs/1304.5379
Để lập kì công này, đội khoa học đã chiếu một laser petawatt (1015 W) vào một mẫu khí trơ helium. Chiếu laser như vậy làm tạo ra một chùm electron chuyển động rất nhanh. Những electron đó được hướng vào một lá kim loại rất mỏng làm cho chúng lao vào từng nguyên tử kim loại. Những va chạm đó mang lại một dòng phát xạ electron và positron – hai loạt hạt được tách riêng ra bằng cơ chế nam châm.
Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng mỗi xung bắn của khẩu súng của họ chỉ kéo dài 30 femto giây (1 femto giây = 10-15 giây), nhưng mỗi xung chiếu mang lại sự sản sinh hàng nghìn triệu triệu positron – mức có thể sánh với sản lượng positron tại CERN. Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng người ta có thể sử dụng dụng cụ của họ để mô phỏng những dòng vật chất phát ra từ lỗ đen và/hoặc pulsar, hi vọng mang đến một số câu trả lời cho những câu hỏi như trong những vòi vật chất như thế có những loại hạt vật chất nào với tỉ lệ bao nhiêu, năng lượng chúng có là bao nhiêu, và các hạt trong chúng tương tác như thế nào với môi trường mà chúng bị ném vào.
Tham khảo: Table-Top Laser-Based Source of Femtosecond, Collimated, Ultrarelativistic Positron Beams, Phys. Rev. Lett. 110, 255002 (2013). prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i25/e255002 ; arxiv.org/abs/1304.5379
Theo PhysOrg.com
