Percée dans la création de lasers à rayons gamma utilisant l’antimatière


Les lasers superpuissants pour les technologies de nouvelle génération sont plus proches de l’existence.

  • Une nouvelle étude calcule comment créer des rayons gamma à haute énergie.
  • Le physicien Allen Mills propose d’utiliser de l’hélium liquide pour faire des bulles de positronium, un mélange d’antimatière.
  • Les lasers à rayons gamma peuvent conduire à de nouvelles technologies dans les domaines de la propulsion spatiale, de l’imagerie médicale et du traitement du cancer.

Les scientifiques sont plus près d’apprivoiser la lumière la plus puissante de l’Univers. Un physicien de l’Université de Californie a découvert comment fabriquer des atomes de positronium stables, ce qui pourrait mener à la création de lasers à rayons gamma.

Les rayons gamma sont le produit du rayonnement électromagnétique causé par la désintégration radioactive des noyaux atomiques. L’utilisation de ces lumières extrêmement brillantes (et généralement très brèves), qui ont la plus grande énergie photonique, pourrait mener à des technologies de prochaine génération. Les rayons gamma hautement pénétrants ont une longueur d’onde plus courte que les rayons X et peuvent être utilisés pour la propulsion des engins spatiaux, l’imagerie médicale avancée et le traitement des cancers.

La création d’un laser à rayons gamma nécessite la manipulation du positronium, un atome semblable à l’hydrogène qui est un mélange de matière et d’antimatière – en particulier d’électrons et de leurs antiparticules appelées positrons. La collision d’un positron avec un électron entraîne la production de photons gamma.

Pour produire des rayons laser gamma, les atomes de positronium doivent être dans le même état quantique, appelé condensat de Bose-Einstein. La nouvelle étude du professeur Allen Mills du Département de physique et d’astronomie de l’Université de Californie à Riverside montre que les bulles sphériques creuses remplies d’un atome de positronium gazeux peuvent être maintenues stables dans l’hélium liquide.

“Mes calculs montrent qu’une bulle d’hélium liquide contenant un million d’atomes de positronium aurait une densité numérique six fois supérieure à celle de l’air ordinaire et existerait sous forme de condensat matière-antimatière Bose-Einstein”, explique Mills.

Mills pense que l’hélium pourrait servir de stabilisateur parce qu’à des températures extrêmement basses, le gaz se transformerait en liquide et repousserait en fait le positronium. Cela résulte de son affinité négative pour le positronium et provoquerait la formation de bulles, qui seraient à l’origine des condensats de Bose-Einstein nécessaires.

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Tester ces idées et configurer un faisceau d’antimatière pour produire de telles bulles dans de l’hélium liquide est le prochain objectif du laboratoire Positron à UC Riverside que Mills dirige.

“Les résultats à court terme de nos expériences pourraient être l’observation du tunnelage du positronium à travers une feuille de graphène, qui est imperméable à tous les atomes de matière ordinaire, y compris l’hélium, ainsi que la formation d’un faisceau laser d’atomes de positronium avec des applications possibles en informatique quantique”, explique le physicien.

Jetez un coup d’œil à la nouvelle étude dans Physical Review A.

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Source : Big Think – Traduit par Anguille sous roche

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