Aktualności
Badania
04 Stycznia
Źródło: www.uj.edu.pl
Opublikowano: 2024-01-04

Najdokładniejsze na świecie badania fizyków z UJ

Najdokładniejszy na świecie test symetrii między materią i antymaterią w atomie pozytonium wykonali naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Przygotowanie aparatury, przeprowadzenie doświadczeń i analiza danych trwały aż siedem lat.

Zespół J-PET kierowany przez prof. Pawła Moskala z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego zaproponował przeprowadzenie dedykowanego eksperymentu o wysokiej precyzji. Naukowcy wykorzystali innowacyjne technologie rejestrowania fotonów w celu zmierzenia światła wytwarzanego w anihilacji elektronu z pozytonen (w szczególności w anihilacji atomów pozytonium) pod kątem przetestowania przewidywań Modelu Standardowego lub alternatywnie, aby odkryć asymetrię między materią i antymaterią w sektorze elektromagnetycznym.

Zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy prototyp pierwszego na świecie pozytronowego tomografu emisyjnego działającego w oparciu o scyntylatory plastikowe. Wykonaliśmy wstępne badania pokazujące zdolność skontruowanego prototypu do pomiaru rozpadów atomów pozytonium na fotony. Zebraliśmy pierwsze dane i przetestowaliśmy symetrię między materią a antymaterią z precyzją kilka razy lepszą niż ta uzyskana w poprzednich eksperymentach. Już uruchomienie prototypu wykazało, że opracowana przez nas metoda umożliwia przeprowadzenie proponowanych badań ze znacznie wyższą precyzją niż w najlepszych poprzednich eksperymentach – wyjaśnia kierownik zespołu.

W artykule, który ukazał się właśnie na łamach Nature Communications fizycy z UJ opisali wyniki testów symetrii między materią i antymaterią poprzez badanie polaryzacji fotonów powstających w anihilacji elektronu z pozytonem. W badaniach wykorzystano atomy pozytonium zbudowane z elektronu i pozytonu, najlżejszych składników materii i antymaterii. Fotony powstające w anihilacji pozytonium posiadają energię milion razy większą niż fotony widzialne i ich polaryzacji nie można badać przy zastosowaniu technik znanych z optyki i fotoniki.

W doświadczeniu wykorzystano metodę opracowaną przez prof. Moskala i opublikowaną w 2016 roku w Acta Physica Polonica B. Kierunek polaryzacji fotonu mierzony w niej jest w oparciu o rozproszenie fotonów na elektronach w scyntylatorach plastikowych, z których zbudowany jest tomograf J-PET.

Jak dodaje kierownik zespołu J-PET, głównym rezultatem projektu będzie głębsze zrozumienie materii we Wszechświecie i interakcji elektromagnetycznych odpowiedzialnych za istnienie atomów, cząsteczek, a tym samym i nas samych.

Łukasz Wspaniały, źródło: UJ

Dyskusja (0 komentarzy)