Caratteristiche di formazione di positronium in Buckyballs

Una nuova ricerca rivela per la prima volta le caratteristiche della formazione di positronium all'interno delle nanoparticelle a forma di palla da calcio

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Quando gli elettroni si scontrano con i positroni, le loro controparti di antimateria, si formano coppie instabili in cui entrambi i tipi di particelle orbitano l’una attorno all’altra.

I fisici hanno ora prodotto questa struttura intrigante chiamata “positronium“, usando una vasta gamma di bersagli di positroni – dai gas atomici ai film di metallo.

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Tuttavia, devono ancora ottenere lo stesso risultato dai vapori delle nanoparticelle, le cui proprietà uniche sono influenzate dai “gas” degli elettroni liberi che contengono in regioni nanoscopiche ben definite.

In una nuova ricerca pubblicata su EPJ D, Paul-Antoine Hervieux, dell’Università di Strasburgo, in Francia e Himadri Chakraborty della Northwest Missouri State University, negli Stati Uniti, rivelano per la prima volta le caratteristiche della formazione di positronium all’interno di nanoparticelle a forma di palla da calcio, C60. A specifiche energie di impatto con positroni, mostrano che l’emissione di positronium domina nella stessa direzione delle antiparticelle in arrivo.

Il positronium e i suoi possibili usi

Comunemente noto come buckminsterfullerene, o “buckyballs”, C60 è stabile, facilmente sintetizzabile e sostenibile a temperatura ambiente. Grazie a queste proprietà utili, i risultati di Hervieux e Chakraborty potrebbero avere importanti implicazioni per campi tra cui l’astrofisica, la fisica dei materiali e la ricerca farmaceutica.

In particolare, potrebbero offrire miglioramenti nei test su come l’antimateria risponde alla gravità, che può coinvolgere strutture tra cui di-positroni e atomi di anti-idrogeno; ognuno dei quali presenta positronio nelle prime fasi dei loro processi di fabbricazione.

Quando i positroni di alcune energie si avvicinano ad una buckyball con angoli fino a 10 gradi, i fisici hanno dimostrato che una serie di segnali di positronium stretti e rivolti in avanti risultava dalla “risonanza di diffrazione” delle particelle.

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L’effetto è paragonabile a come la luce viene diffratta da microscopiche ostruzioni sferiche; mostrando variazioni con molecole di fullerene più grandi come C240 ​​e quando le particelle sono eccitate a livelli di energia più elevati.

Hervieux e Chakraborty hanno modellato queste proprietà attraverso calcoli teorici di come la risonanza della diffrazione ha influenzato gli angoli su cui viene emesso il positronium, in funzione dell’energia dell’impatto del positrone. I loro risultati offrono importanti spunti per l’ampia varietà di ricercatori che utilizzano queste strutture di breve durata.

In studi futuri, il duo ora spera di esplorare ulteriormente il loro potenziale per l’uso in esperimenti reali.

[Strongly resolved diffraction resonances in positronium formation from C60 in forward direction – Hervieux and Chakraborty 2019] The European Physical Journal D , 2019; 73 (12) DOI: 10.1140 / epjd / e2019-100552-2