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Cuando se ven afectados por los positrones Las nanopartículas esféricas liberan pares de electrones-positrones en direcciones hacia adelante

Buckminsterfullerene Perspective 3D Balls

Buckminsterfullerene Perspective 3D Balls

Los positrones impactantes liberan positronio de C60. Crédito: Benjah-bmm27, dominio público

Los cálculos teóricos revelan que cuando se ven afectados por positrones de energías particulares, las nanopartículas esféricas liberan pares de electrones-positrones inestables, con señales que dominan en la misma dirección que los positrones entrantes.

Cuando los electrones chocan con los positrones, sus contrapartes de antimateria, se pueden formar pares inestables en los que ambos tipos de partículas orbitan entre sí. Llamado "positronio", los físicos ahora han producido esta estructura intrigante utilizando una amplia gama de objetivos de positrones, desde gases atómicos hasta películas de metal. Sin embargo, todavía tienen que lograr el mismo resultado de los vapores de las nanopartículas, cuyas propiedades únicas están influenciadas por los "gases" de los electrones libres que contienen en regiones nanoscópicas bien definidas. En una nueva investigación publicada en EPJ D, Paul-Antoine Hervieux en la Universidad de Estrasburgo, Francia y Himadri Chakraborty en la Universidad Estatal del Noroeste de Missouri, EE. UU., Revelan por primera vez las características de la formación de positronio en nanopartículas en forma de fútbol, ​​C60. En energías de impacto de positrón específicas, muestran que la emisión de positronio domina en la misma dirección que las antipartículas entrantes.

Comúnmente conocido como buckminsterfullereno, o "buckyballs", el C60 es estable, fácil de sintetizar y sostenible a temperatura ambiente. Gracias a estas propiedades útiles, los hallazgos de Hervieux y Chakraborty podrían tener implicaciones importantes para campos como la astrofísica, la física de materiales y la investigación farmacéutica. En particular, podrían ofrecer mejoras en las pruebas de cómo la antimateria responde a la gravedad, que puede involucrar estructuras que incluyen átomos de dipositronio y antihidrógeno; cada uno de ellos presenta positronio en los primeros pasos de sus procesos de fabricación.

Cuando los positrones de ciertas energías se acercan a buckyballs en ángulos de hasta 10 grados, los físicos demostraron que una serie de señales de positronio estrechas y orientadas hacia adelante resultaron de la "resonancia de difracción" de las partículas. El efecto es comparable a cómo la luz es difractada por obstrucciones esféricas microscópicas; mostrando variación con moléculas de fullereno más grandes como C240, y cuando las partículas se excitan a niveles de energía más altos. Hervieux y Chakraborty modelaron estas propiedades a través de cálculos teóricos de cómo la resonancia de difracción afectó los ángulos sobre los que se emite positronio, en función de la energía de impacto del positrón. Sus resultados ofrecen información importante para la amplia variedad de investigadores que utilizan estas estructuras de corta duración. En estudios futuros, el dúo ahora espera explorar más a fondo su potencial de uso en experimentos reales.

Referencia: "Resonancias de difracción fuertemente resueltas en la formación de positronio desde C60 en dirección hacia adelante" por Paul-Antoine Hervieux y Himadri S. Chakraborty, 19 de diciembre de 2019, European Physical Journal D.DOI: 10.1140 / epjd / e2019-100552-2