El mini accelerador d'antimatèria podria rivalitzar amb el gran colisionador d'Hadrons

Els investigadors han trobat una manera d'accelerar l'antimatèria en un espai unes 1.000 vegades més petit que els acceleradors actuals. El nou mètode es podria utilitzar per detectar més misteris de la física, com les propietats del bosó Higgs i la naturalesa de la matèria i l'energia fosca.

El mètode s'ha modelat usant les propietats dels làsers existents. La tecnologia podria permetre a molts més laboratoris de tot el món dur a terme experiments d'acceleració de l’antimatèria. Els acceleradors de partícules en instal·lacions com el Large Hadron Collider (LHC) al CERN i la Font de llum coherent de Linac (LCLS) a la Universitat de Stanford als Estats Units, acceleren partícules elementals com protons i electrons. Aquestes partícules accelerades es poden trencar, per produir partícules més elementals, com el bosó Higgs, que dóna a totes les altres partícules massa. També es poden utilitzar per generar llum làser de raigs X, que s'utilitza per a imatges de processos extremadament ràpids i petits, com és el cas de la fotosíntesi.

No obstant això, per arribar a aquestes altes velocitats, els acceleradors necessiten utilitzar equips de dos quilòmetres com a mínim. Però els investigadors de l'Imperial College de Londres haurien inventat un sistema que podria accelerar els electrons utilitzant només metres. Aquest mètode, permet accelerar la versió d'antimatèria dels electrons, anomenats positrons, en un sistema que només tindria centímetres.

L'accelerador requerirà d’un tipus de sistema làser que actualment cobreix uns 25 metres quadrats, però que ja està present en molts laboratoris de física. El mini accelerador d'antimatèria podria rivalitzar amb el gran colisionador d'Hadrons.

Amb aquest nou mètode d'accelerador, es podria reduir dràsticament la mida i el cost de l'acceleració d’antimatèria. Actualment només és possible utilitzar grans instal·lacions de física invertint desenes de milers de dòlars en els laboratoris de física. Les tecnologies utilitzades en instal·lacions com el Large Hadron Collider o la Font de la Llum coherent de Linac no han experimentat avenços significatius des de la seva invenció en la dècada de 1950. Una nova generació d'acceleradors compactes, energètics i econòmics de partícules elusives, permetria provar una nova física i permetre que molts més laboratoris d'arreu del món s'uneixin en acumular més esforços de recerca.

Tot i que el mètode està experimentant una validació, el Dr. Sahai confia que serà possible produir un prototip de treball en un parell d'anys, basant-se en l'experiència prèvia del Departament en la creació de guies d'electrons utilitzant un mètode similar.

El mètode utilitza làsers i plasma, un gas de partícules carregades, per produir i concentrar els positrons per accelerar-los per crear un feix. Aquest accelerador podria utilitzar làsers existents per accelerar les guies de positrons amb desenes de milions de partícules amb la mateixa energia que es necessita durant dos quilòmetres a l'accelerador de Stanford.

Les guies d'electrons i de positrons que pateixen col·lisions, podrien tenir implicacions en la física fonamental. Per exemple, podrien crear una taxa més alta de bosons d'Higgs que els LHC, permetent als físics estudiar millor les seves propietats. També es podrien utilitzar per buscar noves partícules que es pensaven que existien en una teoria anomenada "supersimetría", la qual, omple alguns buits del Model Estàndard de física de partícules.

Les guies de positrons també tindrien aplicacions pràctiques. Actualment, quan es comproven les falles i els riscos de fractura en els materials de les estructures d'avions, màquines i xips d'ordinador, els positrons interactuen d'una manera diferent amb aquests materials que els raigs X i els electrons, de manera que proporcionen una altra dimensió al procés de control de qualitat.

Font: Impereial College London