پلاسمای پاد ماده ساخته شد

از زمان كشف پوزیترون در 1932 تا به حال فیزیك‌دان‌ها ذرات پادماده را معمولاً در برخوردهای پر انرژی و واپاشی‌های رادیواكتیوی مشاهده كرده‌اند. تنها در چند سال اخیر بوده كه پیشرفت‌هایی در جهت كند كردن این ذرات و انبار كردن تعداد زیادی از آن‌ها در آزمایشگاه صورت گرفته است. اخیراً چ.م.سركو، م. له‌رنتال، و ا. پاسنر از آزمایشگاه‌های بل به توفیق بزرگی دست یافته‌اند، به این معنی كه توانسته‌اند تعداد زیادی پوزیترون را انبار كنند و دمایشان را به حد كافی كاهش بدهند تا یك پلاسمای پوزیترونی تولید شود.
به علت سرشت گریزپای پادماده، طرح های انبار كردن آن بر استفاده از میدان‌های الكتریكی و مغناطیسی مبتنی بوده است. به این طریق پادذره‌های باردار بدون آنكه با ماده معمولی تماس پیدا كنند، به دام می‌افتند. در تله پوزیترونی از تجاربی استفاده می‌شود كه در دهه گذشته، در دام اندازی پلاسمای خالص الكترونی حاصل شده است. در این آزمایش‌ها، الكترون‌ها در داخل الكترودهای رسانای استوانه‌ای شكل به دام می‌افتند. محور الكترودها با یك میدان مغناطیسی همراستاست. این میدان مغناطیسی الكترون‌ها را به طور شعاعی محبوس می‌كند؛ ولتاژهای منفی الكترودها، الكترون‌ها را در جهت طولی محصور می‌سازند. تا به حال توانسته‌اند. كه زمان دام اندازی الكترون‌ها را در این تله‌ها به چند روز برسانند. طرح آزمایش با پوزیترون صرفاً با معكوس كردن ولتاژ الكترودها در یك تله الكترونی، میسر نبوده است. شار چشمه‌های پوزیترونی معمولاً اندك است؛ این چشمه‌ها معمولاً پوزیترون پر انرژی آزاد می‌سازند كه باید آن‌ها را كند كرد. از یك چشمه 1ر0 كوری سدیوم رادیواكتیو (〖22〗_Na)برای گسیل پوزیترون‌هایی به انرژی‌های حدود KeV استفاده شده است. اساس كار محققان آزمایشگاه بل همان تكنولوژی كند سازی پوزیترونی بوده است. كه در چند سال اخیر توسعه یافته است. پوزیترون‌های پر انرژی وارد یك برگه نازك (μm1) تنگستن تك بلوری می‌شوند و در اثر برخورد با الكترون‌های فلز كند می‌شوند. پوزیترون‌هایی كه كند كننده را پشت سر می‌گذارند با انرژی‌های در حدود eV2 خارج می‌شوند. نقص این تكنیك آن است كه فقط به 1ر0% از پوزیترون‌های ورودی از كند كننده اجازه عبور می‌دهد. همین كه پوزیترون‌ها وارد ناحیه دام شدند باید انرژیشان كاهش یابد؛ در غیر این صورت به كند كننده باز می‌گردند و منهدم می‌شوند. نوعی پمپاژ دیفرانسیل تعبیه شده است كه می‌تواند در داخل الكترودهای منقطع محصور كننده فشار متغیری برای N_2 ایجاد كند. قطعه الكترودی كه كمترین فشار را دارد، به كمترین پتانسیل الكتریكی مرتبط است به طوری كه سرانجام (ms20~) پوزیترون‌ها بعد از تعدادی برخورد در این ناحیه مستقر می‌شوند. علی الاصول این تكنیك می‌تواند چیزی در حدود 25 درصد پوزیترون‌هایی را كه از كند كننده خارج می‌شوند به دام بیندازد. بقیه پوزیترون‌ها در جریان تشكیل اتم پوزیترونیوم با الكترون‌های مولكول‌های N_2 ، از دست می‌روند. وقتی پوزیترون ها در ناحیه كم فشار گیر افتادند، انرژیشان زیر آستانه تشكیل پوزیترونیوم با N_2 است (eV8ر8) و عمدتاً از طریق فرایند بسیار كندتر انهدام مستقیم در رویارویی با الكترون‌های N_2 نابود می‌شوند.
در ابتدا، زمان‌های محصور شدن اندازه گیری شده خیلی كوتاه بود، با این حال به این كشف غیر منتظره انجامید كه احتمال پیوستن پوزیترون‌های سرد به تعداد زیادی مولكول خنثی (كه در این آزمایش روغن پمپ تخلیه بود) خیلی زیاد است. این گروه تحقیقاتی، پس از غلبه بر این ساز و كار اتلاف، توانست تعداد 105×3ر3 پوزیترون را ذخیره و به مدت 60 ثانیه محصور كند. دیده شده كه پوزیترون‌ها با یك زمان و اهلش 6ر0 ثانیه به دمای متعارفی می‌رسند (بر اثر برخورد با N_2). علاوه بر دما، از توزیع شعاعی اندازه گیری شده هم برای تخمین بعد طولی پلاسما، 4ر2 سانتی متر، استفاده شد؛ ابر پوزیترونی تقریباً به اندازه یك گردو بود.
برای این كه ابر پوزیترونی بتواند حالت پلاسمایی داشته باشد، طول دبی، یا طول پوشش آن در برابر میدان‌های الكتریكی خارجی، باید كوچكتر از ابعاد ابر بار باشد. طول دبی متناسب است با جذر دما تقسیم بر چگالی، و معنی این حرف تا حدی شگفت آور است: برای آنكه ابری با اندازه محدود به حالت پلاسمایی درآید باید نسبتاً سرد و چگال باشد. انتظار می‌رود كه پیشرفت‌های بعدی، تعداد كل پوزیترون‌ها را به 109 در حجمی كمتر از یك لیتر افزایش دهد. چندین آزمایش در مد نظر است. در جریان انهدام پوزیترون در برخورد با یك الكترون مولكولی می‌توان به كمك این حالت‌های مقید، به ملایمت یون ایجاد كرد. گروه سان‌دیه‌گو علاوه بر این كارها در نظر دارند كه برای ایجاد یك پلاسمای خنثی e^- e^+، الكترون به این پوزیترون‌ها اضافه كنند، و مآلاً مطالعه پدیده‌های انتقال پوزیترون‌ها را به عنوان ذرات نشاندار به داخل تو كامك تزریق كنند.
همراهان این گروه در مطالعات پادماده‌ای خیلی زیادند. یك گروه در CERN تا حدود 103 پادپروتون را به دام انداخته‌اند و قصد دارند كه مآلاً آزمایش را، با اضافه كردن یك چشمه پوزیترون برای تولید پادهیدروژن، تكرار كنند. تله‌هایی در مرحله طرح ریزی است كه می‌توانند پوزیترون‌ها را به عنوان هدف شتاب‌دهنده‌های الكترونی نگه دارند. به این طریق می‌توان ناهنجاری‌های مشهود در برخورد هسته‌های سنگین را تحقیق كرد. آزمایش‌هایی برای اندازه‌ گیری اثر نیروی گرانش بر پادماده برنامه ریزی شده است. ظاهراً با كم شدن دمای پاد ماده، گرمای هیجان زیاد می‌شود.