Nuevo láser de rayos gamma podría generar energía de fusión

dipositronioInvestigadores aíslan un conjunto de átomos de positronio de espín polarizado o “puro” por primera vez.

El positronio es un sistema de vida corta en el cual un electrón y su antipartícula se unen entre sí. En 2007, físicos de la Universidad de California en Riverside crearon el positronio molecular, una sustancia completamente nueva, en el laboratorio. Ahora han tenido éxito al aislar por primera vez una muestra de átomos de positronio de espín polarizado.

El estudio aparece esta semana en la revista Physical Review Letters.

El espín es una propiedad fundamental e intrínseca de un electrón, y se refiere al momento angular del electrón. Los átomos de espín polarizado son átomos que están en el mismo estado de espín. Se necesita una colección de átomos de positronio de espín polarizado para crear una forma especial de materia, conocida como Condensado Bose-Einstein (BEC). El BEC, predicho en 1924 y creado en 1995, permite a los científicos estudiar átomos de una forma única.

“Logramos nuestro resultado incrementando la densidad de los átomos de positronio en nuestro experimento de laboratorio”, dijo David Cassidy, autor principal del artículo de investigación e investigador asistente que trabaja en el laboratorio de Allen Mills, profesor de física. “A una densidad tan alta, los átomos de positronio quedan aniquilados simplemente al interactuar entre sí. Pero resulta que no todos los átomos de positronio quedan aniquilados bajo estas condiciones”.

Cassidy explicó que los átomos de positronio aparecen en dos tipos – tipo up (arriba) y tipo down (abajo). Los átomos de positronio se aniquilan cuando un tipo up se encuentra con un tipo down. Los dos átomos del mismo tipo no se ven afectados entre sí.

“Por lo que si tienes un 50% de ups y un 50% de downs y los compactas se aniquilarán todos y se convertirán en rayos gamma”, dice. “Pero si tienes, por ejemplo, un 66% de ups y un 33% de downs, entonces sólo la mitad de los ups se destruirá. Tendrás muchos rayos gamma – pero al final sólo te quedará un tipo de átomos – en este caso, átomos up”.

“Este es un desarrollo importante para crear el BEC”, dice Cassidy, “debido a que has purificado de manera efectiva tu muestra de positronio. Y necesitas una colección pura de átomos con espín alineado para crear el BEC”.

Cuando los átomos están en estado BEC, básicamente se detienen (o se mueven extremadamente lentos), facilitando su estudio. Los átomos no-BEC, por su parte, se mueven a altas velocidades lo que hace que sea más difícil estudiarlos.

“Hay procesos fundamentales que pueden verse de nuevas formas cuando tienes materia en estado BEC”, dice Mills. “Tener átomos en BEC hace que sea más fácil estudiar la forma en que interactúan bajo ciertas condiciones. Además, tener átomos de positronio inmóviles es un aspecto importante para crear algo llamado láser de rayos gamma, que podría tener numerosas aplicaciones científicas y militares”.

De acuerdo con Mills y Cassidy, la nueva investigación podría llevar también a la generación de energía de fusión, que es la energía generada por las reacciones de fusión nuclear.

“La producción final de un condensado de positronio podría ayudarnos a comprender por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria, o sólo de energía pura”, comenta Cassidy. “Podría algún día ayudarnos a medir la interacción gravitatoria de materia y antimateria. Actualmente, nadie sabe con seguridad la antimateria cae hacia arriba o hacia abajo”.


Autor: Iqbal Pittalwala
Fecha Original: 30 de abril de 2010
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Comments (2)

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