نگهداری هزار میلیارد پوزیترون برای چند روز، رویای باورنکردنی فیزیک‌دانان

محمود حاج‌زمان: پادماده موجود به شدت بی‌ثباتی است که دانشمندان علاقه زیادی به مطالعه آنها دارند. این مواد به محض اینکه با هر چیزی تماس حاصل کنند، خود و آن را نابود می‌کنند و انفجاری از پرتوهای گاما را به وجود می‌آورند. این خصوصیت پادماده مطالعه دقیق آن را بسیار دشوار ساخته، به همین دلیل گروهی از محققان دانشگاه سان‌دیگو قصد دارند بزرگ‌ترین محفظه نگهداری پادماده دنیا را بسازند.

به گزارش پاپ‌ساینس، پادماده متضاد ماده معمولی است و در طبیعت طی فرآیندهایی مانند رعدوبرق‌های شدید یا دیگر منابع پرانرژی ایجاد می‌شود، اما به دلیل خاصیتی که دارد، نمی‌توان آنرا در محفظه‌های معمولی نگهداری کرد. گروه تحقیقاتی پرفسور کیلفورد سورکو قصد دارد با استفاده از روش جدیدی که شبیه‌سازی وضعیت خاص پادماده در توده‌های ابر نام دارد، نخستین محفظه نگهداری پادماده دنیا را بسازند. در داخل این محفظه می‌توان در یک لحظه بیش از یک هزار میلیارد پادذره را در اختیار داشت. با استفاده از قفسه‌های چندسلولی این محفظه، همچنین می‌توان ذرات را متراکم کرد و به صورت یک رشته باریک درآورد.

گروه تحقیقاتی سورکو قصد دارند ذرات پوزیترون را جمع‌آوری کنند، پادماده‌ای که ضد الکترون به شمار می‌رود. با استفاده از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی که به دقت تنظیم شده‌اند، گروه قصد دارد پوزیترون‌های تولید شده توسط منابع رادیواکتیو را جمع‌آوری و آنها را به جای مدت معمول یک میلیاردیم ثانیه، برای چند روز نگهداری کنند. این گروه همچنین روش‌هایی را ابداع کرده‌اند تا پوزیترون‌ها را تا دمای هلیوم مایع سرد و متراکم کرده و به صورت رشته‌های باریکی درآورند. سپس این پادماده‌های رشته‌ای را به روش‌های گوناگون می‌توان استفاده کرد.

اما یک رشته باریک پوزیترون به چه کاری می‌آید؟ در درجه اول می‌توان از آن برای مطالعه پوزیترون استفاده کرد، کاری که به خودی خود بسیار هیجان‌انگیز است. این رشته‌های پوزیترونی همچنین دانشمندان را قادر می‌سازد تا به مطالعه موضوعاتی مانند پلاسمای الکترون-پوزیترون بپردازند. تصور می‌شود چنین پلاسمایی درون ستاره‌های نوترونی، و پادهیدروژن (ضد ماده هیدروژن) وجود داشته باشد.

البته استفاده‌های کاربردی‌تری نیز برای این مواد وجود دارد. روش پرتونگاری تشعشعی پوزیترون (PET) معمولا برای تنظیمات آزمایشگاهی مرتبط با کشف داروها و مطالعه فرایندهای سوخت و ساز سلولی استفاده می‌شوند. اگرچه این ابزارها از روش جدید استفاده نمی‌کنند، اما گروه سورکو توانسته راه‌هایی برای بهبود تکنیک‌های پزشکی متداول ابداع کنند. این گروه همچنین امیدوار است تا بتوانند محفظه‌های پادماده قابل حمل بسازند تا بتوان با استفاده از آنها، پادماده را در هرجایی بسته‌بندی کرد.

50