Дипозитроний действительно существует

24 сентября 2007, 00:00

Американские ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде осуществили давнюю мечту. В результате изощренного манипулирования пучками позитронов, бомбардировавших специальную тонкую пленку, состоящую из пористого кварца (диоксида кремния), группе Аллена Миллса и Дэвида Кэссиди удалось создать экзотическую гибридную субстанцию, так называемый дипозитроний (Ps2), молекулу, состоящую из пары электронов и пары их античастиц-позитронов, обладающих положительным зарядом.

Позитрон был открыт американцем Карлом Андерсоном еще в 1932 году. В 1951 году его соотечественнику Мартину Дойчу впервые удалось экспериментально обнаружить существование короткоживущей связанной системы электрон—позитрон, получившей название позитроний. Позднее ученые установили, что атомы позитрония могут возникать в двух различных квантовых состояниях, в зависимости от относительной ориентации спинов позитрона и электрона в этой системе. В одном случае образуется так называемый парапозитроний с временем жизни порядка 10–10 секунды, в другом — более долговечный ортопозитроний, живущий около 10–7  секунды.

В 1946 году американский физик Джон Уилер высказал предположение, что в природе может существовать и молекулярный позитроний (дипозитроний). Причем, согласно теоретическим выкладкам, образования молекулы дипозитрония можно было добиться только при слиянии двух атомов ортопозитрония. Однако экспериментальное подтверждение гипотезы Уилера порядком затянулось, и лишь в 2005 году Аллен Миллс впервые объявил, что ему и его коллегам удалось придумать оригинальную методику, позволяющую добиться результата.

Спустя два года после этого заявления группа Миллса наглядно продемонстрировала эффективность этой методики: по оценкам американских физиков, опубликовавших результаты своей работы в сентябрьском выпуске журнала Nature, в пористой «кварцевой ловушке», замедлявшей и охлаждавшей высокоэнергетичные позитроны, образовалось до ста тысяч короткоживущих молекул дипозитрония (средний срок жизни такой молекулы — 0,25 х 10–9  секунды).

Разумеется, дипозитроний, как и позитроний, очень быстро аннигилировал, и в результате его распада возникал мощный поток гамма-лучей. Как пояснил один из соавторов эксперимента Дэвид Кэссиди, непрямым доказательством того, что в сконструированной учеными ловушке действительно образовывались молекулы дипозитрония, послужило сравнительное измерение интенсивности гамма-лучей в зависимости от температурного режима.

Следующим важнейшим этапом в продуктивной работе группы Миллса—Кэссиди может стать создание позитрониевого конденсата Бозе—Эйнштейна. По расчетам исследователей, получение такого конденсата станет возможным при тысячекратном (по сравнению с текущим экспериментальным уровнем) увеличении плотности содержания в смеси атомов позитрония и охлаждении этой смеси до 15° К.