أتم الفيزيائي من جامعة كاليفورنيا حسابات تصف فقاعات كروية مملوءة بغاز من ذرات البوزترونيوم المستقر في الهيليوم السائل. دفعت هذه الحسابات العلماء خطوة نحو صنع ليزر أشعة غاما ، الذي ربما يُطبق في التصوير الطبي، ودفع المركبات الفضائية ومعالجة السرطان.
إن عنصر البوزترونيوم ذو فترة حياة قصيرة جدًا، كما أنه مستقر لفترة قصيرة جدًا، وهو ذرة شبيهة بالهيدروجين ومزيج من المادة والمادة المضادة -تحديدًا، حالات محدودة من الإلكترونات وجسيماتها المضادة والتي تسمى البوزيترونات.
ولخلق شعاع ليزري من أشعة غاما، يجب أن يكون البوزترونيوم في حالة تسمى Bose-Einstein مجموعة من ذرات البوزترونيوم لها نفس الحالة الكمية، ما يسمح بمزيد من التفاعلات وإشعاع غاما. يعتبر هذا السائل المكثَّف المكوِّن الرئيسي لجهاز ليزر أشعة غاما.
قال Allen Mills، الأستاذ في قسم الفيزياء والفلك والمجري الوحيد للدراسة التي ظهرت في مجلة Physical Review A: «تُبين حساباتي أن فقاعة الهيليوم السائل التي تحتوي على مليون ذرة من البوزترونيوم سيكون لها كثافة أكبر بستة أضعاف من كثافة الهواء العادي وستوجد على شكل مادة ومادة مضادة تحت الشرط Bose-Einstein».
الهيليوم، ثاني أثقل عنصر في الكون، يوجد في الحالة السائلة فقط في درجات الحرارة المنخفضة جدًا. فسّر ميلز أن الهيليوم له انجذاب سلبيّ نحو البوزترونيوم؛ إذ تتشكل الفقاعات في الهيليوم السائل لأن الهيليوم يتنافر مع البوزترونيوم. وقد سُجل عمر البوزترونيوم الطويل في الهيليوم السائل لأول مرة في عام 1975.
وعند التقاء الإلكترون مع البوزيترون، قد تكون المحصلة تدميرهما لبعضهما البعض، يرفق ذلك إصدار نوع قوي من الإشعاع الكهرومغناطيسي المعروف بأشعة غاما. وقد تكون نتيجة الالتقاء هذه تَشكل البوزترونيوم.
أضاف ميلز الذي يدير مختبر بوزيترون في جامعة Riverside، إن المختبر يكوّن حزمة من المادة المضادة في محاولة إنتاج الفقاعات الغريبة في الهيليوم السائل التي تتنبأ بها حسابات مليز. نظرًا لأن هذه الفقاعات قد تكون مصدرًا للبوزيترون تحت الشرط Bose-Einstein.
وقال: «قريبًا قد تكون نتائج تجاربنا منفذًا من نفق بوزيتروني عبر صحيفة غرافين graphene sheet، وهو شيء غير موجود في ذرات المادة العادية بما فيها الهيليوم، بالإضافة إلى تشكيل حزمة ليزرية من ذرة البوزترونيوم مع تطبيقات حوسبة كمية».
اقرأ أيضًا:
بإمكاننا استخدام الليزر لجذب انتباه الفضائيين نحو الأرض
ترجمة: فارس بلول
تدقيق: عون حداد
