Orsolya, Zsolt2020. október 21., szerda
Tudomány

Egy új egzotikus atomot hoztak létre kutatók

2020.05.07.NG
National Geographic Magyarország

Egy új egzotikus atomot, pionos héliumot hoztak létre és tanulmányoztak az Európai Nukleáris Kutatási Szervezetben (CERN) folyó ASACUSA együttműködés kutatói.

A PSI-ben felépített mérőberendezés a (kék) fókuszáló mágnesekkel és a baloldalt látható észlelőrendszerrel
Forrás: Masaki Hori / ASACUSA collaboration

A mezont tartalmazó pionos hélium atom létrehozásáról és spektroszkópiai méréseiről a Nature tudományos folyóiratban megjelent tanulmányukban számoltak be a kutatók.

A CERN, a világ legnagyobb részecskegyorsítója mellett, 1999 óta üzemben tart és folyamatosan fejleszt egy Antianyaggyárnak nevezett mérőrendszert. Ott sikerült először antianyag atomokat, azaz a proton antirészecskéit, antiprotonokat tartalmazó atomokat előállítani, csapdában tartani és a közönséges anyaggal összehasonlítva pontos spektroszkópiai méréseket végezni rajtuk.
Az Antianyaggyár egyik kísérlete az ASACUSA nevű együttműködés, amelynek alapításában magyar csoport is részt vett a Wigner Fizikai Kutatóközpontból és a debreceni Atommagkutató Intézetből, de a japán dominancia mellett osztrák, német és olasz kutatócsoportok is közreműködnek benne – olvasható Horváth Dezső Széchenyi-díjas professor emeritus, az Eötvös Loránd Kutatási Hálózathoz tartozó Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatójának írásában a wigner.hu oldalon.

A két évtizede zajló mérést egy meglehetősen hosszú élettartamú egzotikus atomon végezték, amely három részecskéből: hélium atommagból, elektronból és antiprotonból áll, azaz a hélium egyik elektronját helyettesítették negatív töltésű antiprotonnal. Az abszolút nulla hőmérséklethez igen közelre hűtött atomban finoman hangolható lézerrel léptették az antiprotont viszonylag stabil és bomlékony állapotok között. A kísérlet csaknem 20 évig fejlődött, amíg sikerült a végső lehetséges pontosságot elérni.

A vizsgálat menete: Piont juttatnak hélium atomba, ahol az helyettesíti az egyik elektront. A pionos héliumatomot lézerrel gerjesztve a piont az atommag elnyeli és alkatrészeire hasad.
Forrás: ASACUSA collaboration of CERN

Újabban felmerült az ötlet megnézni, vajon elő lehet-e állítani az antiprotonos héliumhoz hasonló új egzotikus atomot negatív pi-mezonok, pionok segítségével. Ennek jeleit már korábban látták Japánban, de ott nem volt elegendő pion, hogy kimutassák az új atomot. Az ASACUSA kísérlet ezen ágának vezetője, Hori Maszaki (angolul Masaki Hori) megszervezte a mérőberendezés megépítését a CERN-ben és  átszállítását a Zürich közelében fekvő Paul Scherrer Intézetbe (PSI), ahol a világ legnagyobb kapacitású pionforrása („mezongyára”) működik. A kísérlet célja az antiprotonoshoz hasonlóan a pion tömegének a korábbinál sokkal pontosabb mérése. A fő nehézség a pion rövid élettartama: az ugyanis, a stabil antiprotonnal ellentétben, 26 ns (azaz 26 x 10-9 másodperc) alatt elbomlik. A kísérlethez a negatív pionokat mágneses mezővel olyan céltárgyba vezették, amely az abszolút nulla hőmérséklet közeléig hűtött, szuperfolyékony állapotba került héliumot tartalmazott.
Ezt a technikát Hori csoportja a CERN-ben dolgozta ki antiprotonokra, az atommagbomlást észlelő mérőberendezéssel együtt. A pionos héliumatom keletkezését a PSI pionnyalábjánál hangolható lézer segítségével sikerült észlelni: egy bizonyos frekvenciánál a pion rezonanciaszerűen elnyelődött a hélium-atommagban, és azt felrobbantotta, maghasadáshoz hasonlóan kisebb alkatrészekre bontotta. A kísérlet a héliumatommagból kiszabadult protont, neutront és deuteront (proton és neutron kötött állapotát) észlelte.

A kutatók célja most az észlelt lézerátmenet mérését pontosítani a pion tömegének meghatározására. Számításaik szerint a jelenlegi pontosság ezzel a módszerrel mintegy százszorosára növelhető, és ez érzékeny ellenőrzése lehet a részecskefizika elméletének, a Standard Modellnek.

Hozzászólások

Magányos, apró bolygót találtak a Tejútrendszerben

Magányos, apró bolygót találtak a Tejútrendszerben

Nem minden bolygó kering csillagok körül: egyes objektumok idővel kilökődnek a csillagközi térbe.

Orrszarvúak éltek egykor a Tibeti-fennsíkon

Orrszarvúak éltek egykor a Tibeti-fennsíkon

A térség klimatikus átalakulása, illetve az emberek együttesen járultak hozzá az állatok eltűnéséhez.

Négy év múlva indulhat először a SpaceX a Marsra

Négy év múlva indulhat először a SpaceX a Marsra

A SpaceX alapítója és vezérigazgatója, Elon Musk hajlamos túlzásokba esni, a Starship nevű űrhajórendszer fejlesztése ugyanakkor valóban jól halad.

Egyre kevesebb teknőst látnak a Brit-szigeteknél

Egyre kevesebb teknőst látnak a Brit-szigeteknél

Az észlelések számának csökkenése nem feltétlenül negatívum, hiszen a halászhajók kiszorulásának következménye is lehet.

Így változik a kutyák személyisége az életük során

Így változik a kutyák személyisége az életük során

A kutyák személyisége változik a korral, de a különböző személyiségvonások nem azonos ütemben.

National Geographic 2020. szeptemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket